Fuerza Y Equilibrio

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA
DE MÉXICO
ESCUELA NACIONAL PREPARATORIA
PLANTEL N° 5 “JOSE VASCONCÉLOS”

FÍSICA IV
Profesor: Vázquez Hernández José Daniel

Fuerza y Equilibrio

* Objetivo:
Simulación de un experimento sencillo sobre el equilibrio de tres fuerzas: Unas pesas se suspenden de tres cuerdas unidas. Dos de las cuerdas pasan sobre poleas sin rozamiento. Las tres fuerzasque actúan sobre el nudo están en equilibrio.

* Materiales empleados:
•Uso del “Applets Fisica”
•Programa de Calculo “Excel”
•Reproductor de videos Youtube

* Desarrollo Teórico;
La estática determina las condiciones bajo las cuales un cuerpo actuado por diversas fuerzas permanece en equilibrio, es decir en reposo. Para que se cumpla este equilibrio existen ciertas condiciones a lasque llamamos Leyes de la Estática que son;
Equilibrio de una partícula: La condición necesaria y suficiente para que una partícula permanezca en equilibrio (en reposo) es que la resultante de las fuerzas que actúan sobre ella sea cero.
F=Fi =0

Naturalmente con esta condición la partícula podría también moverse con velocidad constante, pero si está inicialmente en reposo la anterior es unacondición necesaria y suficiente.

De un sistema de partículas: Para que un sistema de partículas permanezca en equilibrio, cada una de sus partículas debe permanecer en equilibrio. Ahora las fuerzas que actúan sobre cada partícula son, en parte de interacción fij con las otras partículas del sistema y en parte proveniente del exterior Fiext , es decir

Fi= Fiext j ≠ifij

Aquí Fij representa lafuerza que la partícula j ejerce sobre la partícula i. Pero
las fuerzas de interacción satisfacen la tercera ley de Newton, ley llamada de acción y reacción que dice;
fij= - fji
Además que fij es paralela a la línea que une las partículas i con j
fij × ri- rj = 0
De este modo un sistema de partículas está en equilibrio si
Fiext+ j ≠ifij= 0
para todo i
En otras palabras la resultantede las fuerzas que actúan sobre cada partícula debe ser nula.
Cuerpo rígido; En el desarrollo de la estática consideraremos situaciones de equilibrio de cuerpos rígidos, es decir que no se deforman. En rigor no existen cuerpos indeformables, de manera que la aplicación de las leyes de la estática es una aproximación que es buena si las deformaciones son despreciables frente a otras dimensionesdel problema. El tema de la estática de cuerpos deformable es el tema de otros cursos. Si el cuerpo rígido permanece en equilibrio con el sistema de fuerzas exteriores aplicado, entonces para que todas las partículas estén en equilibrio es suficiente que tres de sus partículas no colineales estén en equilibrio. Las demás no pueden moverse por tratarse de un cuerpo rígido. Las condiciones bajo lascuales un cuerpo rígido permanece en equilibrio son que la fuerza externa resultante y el torque externo resultante respecto a un origen arbitrario son nulos, es decir
Fext= Fiext= 0
ΓOext= r1 × Fiext= 0

Sien O un punto arbitrario, de acuerdo a;

ΓA= ( ri- rA ) × Fi =ΓO - rA × F

se constata que entonces el torque resultante es cero respecto a cualquier punto.

* DesarrolloExperimental;
En el desarrollo experimental se plantea observando los cambios en la vida real, se observa cómo se tienen tres pesos diferentes, suspendidos por cuerdas y poleas. Se observa cómo el peso de en medio siempre pone en equilibrio a los otros dos pero los ángulos cambian.

Descripción del Experimento:
Se tiene en la práctica el experimento ya mencionado en el desarrollo experimental, dondese muestran tres pesos suspendidos en donde el peso de en medio mantendrá en equilibrio a los otros dos pesos, y lo que vamos a comprobar es que existen ángulos que van a variar según el peso de en medio y eso va a ayudar a mantener en equilibrio al sistema.

Descripción del uso de la applet:
Con el programa de applet se puede observar las diferentes variables que existen cuando se la...