Fuerzas Coplanares Concurrentes

UNIVERSIDAD DEL CAUCA
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
LABORATORIO Nº 6: EQUILIBRIO DE FUERZAS COPLANARES
CONCURRENTES
OBJETIVO:
 Comprobar experimentalmente de las leyes de la composición de fuerzas
coplanares concurrentes aplicando la ley del paralelogramo para la suma
de fuerzas
 Comprobar experimentalmente la primera condición de equilibrio.
 Observar el principio de transportabilidad.
METODOLOGÍA:1. Utilizando el aparato de fuerzas, tal como se ilustra en la figura 3(a),
calcular, gráfica y analíticamente la resultante entre dos fuerzas y verificar
empleando el método del paralelogramo.
2. Usando la mesa de fuerzas, como se indica en la figura 3(b), comprobar
que el sistema de fuerzas está en equilibrio.
3. Sobre la mesa de fuerzas como se indica en la figura 3(b), hallar la
resultante deun sistema de tres fuerzas y verificar sobre ésta la
equilibrante.
4. Sobre la mesa de fuerzas y utilizando los discos metálicos, observar
cuándo dos fuerzas tienen igual dirección, igual magnitud y sentido
contrario, y cuándo hay tres fuerzas de diferente dirección, igual magnitud y
sentidos diferentes.
TEORÍA:
Una fuerza representa la acción de un cuerpo sobre otro. Está caracterizada por
sumagnitud, dirección, sentido y punto de aplicación.
Ley del paralelogramo para la suma de fuerzas: Esta ley establece que dos
fuerzas que actúan sobre un cuerpo pueden ser reemplazadas por una sola,
denominada resultante, dada por la diagonal del paralelogramo que lados iguales
a las fuerzas dadas.
En la figura 1, se observa que F1, F2 y F3 están en equilibrio, pues F3 es igual y
opuesta a laresultante R de las otras dos.
Por el teorema de coseno se tiene: 𝑅 2 = 𝐹12 + 𝐹22 + 2 ∗ 𝐹1 ∗ 𝐹2 cos 𝛼

En esta ecuación hay que considerar el valor positivo o negativo del coseno del
ángulo.

Figura 1. Diagrama de fuerzas
Polígono de fuerzas: Está formado por un conjunto de vectores que representan
las fuerzas en magnitud, dirección y sentido pero no es sus líneas de acción.

Figura 2. Polígono deFuerzas
Así, la condición gráfica para el equilibrio de un sistema de fuerzas coplanares
concurrentes que el polígono de fuerzas sea cerrado.
Primera condición de equilibrio: Cuando un cuerpo está en equilibrio, la
resultante de todas las fuerzas que actúan sobre él es nula. Luego, ambas
componentes rectangulares son nulas y por tanto, para un cuerpo en equilibrio se
tiene:
𝑅 = 0, ó bien, ∑ 𝐹𝑥 = 0, ∑𝐹𝑦 = 0
Principio de transportabilidad: Una fuerza se puede desplazar (trasladar) a lo
largo de su línea de acción y el efecto externo no se modifica.
MATERIALES:
 Mesa de Fuerzas
 Aparato de fuerzas


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






Dinamómetro de 2000 gramos.
Juego de pesas surtidas
Porta pesas.
Nivel de Burbuja.
Juego de discos metálicos.
Transportador.
Juego de Escuadras
Regla escala.

ESQUEMAS:

3(a)

3(b)Figura 3. Esquemas empleados en el laboratorio
PROCEDIMIENTO I:
1. Tomar el aparato de fuerzas y colóquelo aproximadamente en la mitad de la
hoja de papel.
2. Colocar los tres dinamómetros (uno en cada brazo), y ayudándose de
trozos de piola una el anillo con el extremo de cada dinamómetro, como se
muestra en la figura 3(a). (No olvidar calibrar los dinamómetros).
3. Disponer convenientemente lastensiones y los ángulos que se forman
entre los brazos del aparato, de tal manera que los dinamómetros marquen
más de 400 gramos.
4. El equilibrio de las tres fuerzas se logra, cuando el anillo del cual están
sujetas las cuerdas queda exactamente en el centro.

5. Cuando logre el equilibrio, marque el punto de concurrencia de las fuerzas
el cual queda situado en el pequeño orificio del centro delaparato, por
medio de una aguja que se dará para tal efecto.
6. Trazar las direcciones de las fuerzas utilizando las ranuras que hay en cada
brazo.
7. Registrar con la mayor precisión posible las lecturas de los dinamómetros.
8. Levantar el aparato, siempre y cuando estén seguros de que todo está bien
registrado.
9. Sobre la misma hoja de papel y usando una escala de fuerzas conveniente,...