Fisica

I.-OBJETIVOS:
* Comprobar experimentalmente la primera condición de equilibrio para un sistema de fuerzas concurrentes en un punto.
* Comprobar experimentalmente la segunda condición de equilibrio para un sistema de fuerzas que actúan en diferentes puntos de aplicación.
* Analizar y comparar los resultados teórico-prácticos.
II.- FUNDAMENTO TEORICO:
PRIMERA LEY DE NEWTON
La primeraley de newton, conocida también como la ley de inercia, nos dice que si sobre un cuerpo no actúa ningún otro este permanecerá indefinidamente moviéndose en línea recta con velocidad constante(incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero). Como sabemos, el movimiento es relativo, es decir, depende de cuál sea el observador que describa el movimiento. Así para un pasajero de un tren,el boletero viene caminando lentamente por el pasillo del tren, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andén de una estación, el boletero se está moviendo a una gran velocidad. Se necesita, por tanto, un sistema de referencia al cual referir el movimiento. La primera ley de newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos como “Sistemas de ReferenciaInerciales”, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.
En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, puesto que siempre hay algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos, pero siempre es posible encontrar un sistema de referencia en el que el problema queestemos estudiando se pueda tratar como si estuviésemos en un sistema inercial. En muchos casos, suponer a un observador fijo en la tierra es una buena aproximación de un sistema inercial. La primera Ley de Newton se enuncia como sigue:
“Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que otros cuerpos actúen sobre él”
Considerando que la fuerza es unacantidad vectorial, el análisis experimental correspondiente a las fuerzas requiere herramienta del álgebra vectorial. Ello implica el conocimiento de la suma de vectores concurrentes, al cual también se le denomina vector resultante, dado por:

Siendo F1, F2,…, Fn fuerzas concurrentes en el centro de masa del cuerpo.
El producto escalar se realiza entre dos cantidades vectoriales, como resultadode esta operación se determina una cantidad escalar; definido por:

Donde θ: ángulo entre los vectores F y r. La representación grafica de estas operaciones algebraicas se ilustra en la fig. 1.1 y figura 1.2

Los vectores se pueden descomponerse en sus componentes ortogonales o en base a los vectores unitarios i, j y k. Por lo que cualquier vector se puede expresar de la siguiente forma:

Enel plano cartesiano X-Y, las componentes ortogonales se determinan mediante las siguientes ecuaciones de transformación:

Las condiciones de equilibrio, son las que garantizan a que los cuerpos pueden encontrarse en equilibrio de traslación y/o equilibrio de rotación.
PRIMERA CONDICION DE EQUILIBRIO:
“Para que un cuerpo se encuentre en reposo absoluto o con movimiento uniforme si y solo si laresultante de todas las fuerzas que actúan sobre él es nulo”.
Las fuerzas que actúan sobre el cuerpo lo hacen en un único punto, este punto por lo general coinciden con el centro de masa. Para evaluar este equilibrio es necesario igualar a cero, el vector resultante representado por la ecuación (1.1). La representación geométrica de un sistema en equilibrio de traslación bajo el efecto devarias fuerzas concurrente es un polígono cuyos lados están representados por cada uno de las fuerzas que actúan sobre el sistema.
SEGUNDA CONDICION DE EQUILIBRIO:
“Para que el cuerpo rígido se encuentre en equilibrio de rotación si y solo si el momento resultante sobre el cuerpo con respecto a cualquier otro punto es nulo”.
El momento de una fuerza también conocido como torque, es un vector...