Fuerzas Y Equilibrio

Practica de laboratorio 5
Fuerza y equilibrio traslacional





Resumen:
En esta práctica de laboratorio se exploró el carácter vectorial de las fuerzas y la forma en que se suman y se equilibran de acuerdo a la segunda ley de newton. La práctica consistió en seis incisos.
En la primera parte, se comenzó haciendo un análisis analítico de las componentes de una fuerza conocida, donde seencontró el valor de las componentes escalares Fx y Fy. Después se equilibró una fuerza donde sus componentes eran conocidas haciendo uso de una mesa de fuerza. Se calculó la fuerza que cierta masa ejerce sobre una argolla que estaba en la parte superior de la mesa. Este análisis se hizo analíticamente y experimentalmente, donde se comprobó que los cálculos fueron acertados.
En la tercera partese sumó analíticamente dos fuerzas conocidas, en donde se calculó la suma vectorial de dos fuerzas de igual magnitud, así como el θ que éste forma con el eje X. En el siguiente inciso, se equilibró dos fuerzas conocidas, donde las mismas fuerzas aplicadas en el inciso anterior se aplicaron sobre una mesa de fuerza, y se encontró una tercera fuerza que tenía que equilibrar el sistema. Así mismo sehizo el análisis analítico y experimental.
Para el siguiente inciso se equilibró tres fuerzas conocidas. Donde se colocó tres cuerdas con diferentes masas y ángulos diferentes sobre la mesa de fuerza y se calculó una cuarta fuerza que tendría que equilibrar el sistema. Estos cálculos también se realizaron analítica y experimentalmente. Se concluyó que en un sistema donde se aplican fuerzas estáen equilibrio cuando la suma vectorial de sus fuerzas sea igual a cero.

Fundamentos Teóricos

Vector: Un vector es una magnitud que se caracteriza mediante una magnitud, una dirección y un sentido. Alternativamente, de un modo más formal y abstracto, un vector es una magnitud representada por una secuencia de números o componentes independientes tales que sus valores sean relacionables demanera sistemática cuando son medidos por diferentes observadores. Un vector es una magnitud que tienen módulo, dirección y sentido.

Magnitudes escalares y vectores : Frente a aquellas magnitudes físicas, tales como la masa, la presión, el volumen, la energía, la temperatura, etc... que quedan completamente definidas por un número y las unidades utilizadas en su medida, aparecen otras, tales comoel desplazamiento, la velocidad, la aceleración, la fuerza, el campo eléctrico, etc ... que no quedan completamente definidas dando un dato numérico, sino que llevan asociadas una dirección y un sentido. Estas últimas magnitudes son llamadas vectoriales en contraposición a las primeras que son llamadas escalares.
Componentes de un vector: Un vector se puede expresar como una combinación lineal detres de vectores unitarios o vectores perpendiculares entre sí que constituyen una base vectorial. En coordenadas cartesianas, los vectores unitarios cartesianos se representan por i,j,k, correspondiendo a las direcciones de los ejes cartesianos x, y y z.

Componentes del vector
Expresión analítica: Las componentes del vector en una base vectorial predeterminada pueden escribirse entreparéntesis y separadas con comas:

O expresarse como una combinación de los vercores definidos en la base vectorial. Así, en un sistema de coordenadas cartesiano, será

Operaciones con vectores
Suma de vectores
Para sumar dos vectores libres vector y vector se escogen como representantes dos vectores tales que el extremo final de uno coincida con el extremo origen del otro vector.
Método delparalelogramo
Consiste en disponer gráficamente los dos vectores de manera que los orígenes de ambos coincidan en un punto, completando un paralelogramo trazando rectas paralelas a cada uno de los vectores, en el extremo del otro. El resultado de la suma es la diagonal del paralelogramo que parte del origen común de ambos vectores.

Método del triángulo
Consiste en disponer gráficamente un vector...