Equilibrio Laboratorio

LABORATORIO Nº 03: EQUILIBRIO DE UNA PARTICULA Y DEL CUERPO RIGIDO

I) OBJETIVOS:

* Aprender a identificar las variables que intervienen en un experimento.
* Estudiar la primera y segunda condición de equilibrio de fuerzas coplanares concurrente y no concurrentes.
* Afianzar la construcción de los diagramas de cuerpo libre.
* Conocer los conceptos de interacción, fuerzay momento de una fuerza.
* Establecer las condiciones que debe cumplir para que un cuerpo se encuentre en equilibrio.
* Responder interrogantes como ¿Por qué algunos cuerpos se encuentran en movimiento mecánico y otros no?
* Una vez conocida las definiciones estaremos en la capacidad de responder ¿qué es el equilibrio?

II) FUNDAMENTO TEORICO:

A) ESTATICA
La estática esla rama de la mecánica clásica que analiza las cargas (fuerza, par / momento) y estudia el equilibrio de fuerzas en los sistemas físicos en equilibrio estático, es decir, en un estado en el que las posiciones relativas de los subsistemas no varían con el tiempo. La primera ley de Newton implica que la red de la fuerza y el par neto (también conocido como momento de fuerza) de cada organismo en elsistema es igual a cero. De esta limitación pueden derivarse cantidades como la carga o la presión. La red de fuerzas de igual a cero se conoce como la primera condición de equilibrio, y el par neto igual a cero se conoce como la segunda condición de equilibrio.

EQUILIBRIO DE LOS CUERPOS
El equilibrio mecánico es un estado estacionario en el que se cumple alguna de estas dos condiciones:* Un sistema está en equilibrio mecánico cuando la suma de fuerzas y momentos sobre cada partícula del sistema es cero.
* Un sistema está en equilibrio mecánico si su posición en el espacio de configuración es un punto en el que el gradiente de energía potencial es cero.
La segunda definición es más general y útil, especialmente en mecánica de medios continuos.
Principios de Equilibrio1. Condiciones Generales de Equilibrio
a. La suma algebraica de las componentes (rectangulares) de todas las fuerzas según cualquier línea es igual a cero.
b. La suma algebraica de los momentos de todas las fuerzas respecto cualquier línea (cualquier punto para fuerzas coplanares) es igual a cero.
Se aplicarán en seguida estas condiciones generales de equilibrio en las varias clasesde sistemas de fuerzas, a fin de deducir las condiciones suficientes para obtener resultante nula en cada caso.
Hay solo una condición de equilibrio que puede expresarse (1) ∑F = 0 o (2) ∑M8 = 0. La (1) establece que la suma algebraica de las fuerzas es cero, y la (2) que la suma algebraica de los momentos respecto cualquier punto (no en la línea de acción) es cero. La condición gráfica de equilibrioes que el polígono de fuerzas queda cerrado.
2. Fuerzas Colineales
Tienen dos condiciones independientes algebraicas de equilibrio. Pueden expresarse en tres formas:
(1) ∑Fx = ∑Fy = 0 (2) ∑Fx = ∑Ma = 0 (1)∑Ma = ∑Mb = 0
La forma (1) expresa que la suma algebraica de los componentes según los ejes x, y (en el plano de las fuerzas) es cero; la (2) que la suma algebraica de las componentessegún cualquier eje y la suma algebraica de los momentos de todas las fuerzas respecto a un punto es cero (el punto debe estar en el plano de las fuerzas y la línea que lo une en la intersección de las fuerzas, debe ser inclinado al eje tomado); la (3) se explica, asimismo, refiriéndose a momentos respecto dos puntos no colineales con la intersección aludida. En cualquiera de los casos anteriores laresultante es cero por lo siguiente:
1º Si existe resultante del sistema, es una sola fuerza:

Y si por tanto ∑Fx = 0 y ∑Fy = 0, también R = 0.
2º Si ∑Fx = 0, si hay resultante debe ser perpendicular al eje X, y si ∑Ma = 0, entonces el momento de R respecto al punto es cero, lo que exige que R = 0.
3º Si hay resultante, debe pasar por el punto de intersección, pero si ∑Ma = 0, entonces R...