informe de laboratorio equilibrio de fuerzas

EQUILIBRIO DE FUERZAS

OBJETIVOS:
Comprobar la primera condición de equilibrio para un sistema de fuerzas concurrentes en un punto.
Comprobar la segunda condición de equilibrio para un sistema de fuerzas que actúan en diferentes puntos de aplicaciones.

I. FUNDAMENTO TEORICO:
Primera ley de Newton.
La primera ley de Newton, conocida también como la ley de inercia, nos dice que si sobreun cuerpo no actúa ningún otro, este permanece 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 describe el movimiento. Así, para un pasajero de un tren, el boletero viene caminando lentamente por el pasillo del tren, mientras quepara 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 Referencia Inerciales”, que son aquellos sistemas de referencia desde los que un cuerposobre el que no actúan ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.
En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, puesto que hay algún tipo de fuerza actuando sobre los cuerpos, pero siempre es posible encontrar un sistema de referencia en el que el problema que tenemos 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 sistema inercial. La primera ley de Newton se anuncia 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 una fuerza es una cantidad vectorial, el análisis experimental correspondiente a las fuerzas requierenherramientas del álgebra vectorial. Ello implica el conocimiento de la suma de los vectores concurrentes, al cual también se le denomina vector resultante, dado por:



Siendo fuerzas concurrentes en el centro de masa del cuerpo.
El producto escalar se realiza entre dos cantidades vectoriales, como resultado de esta operación se determina una cantidad escalar; definida por:



F, r: son losmódulos de los vectores respectivamente.
Mientras tanto, el producto vectorial se opera entre dos vectores, cuyo resultado es otra cantidad vectorial. El modulo de este nuevo vector está dada por:



Donde : ángulo entre los vectores . La representación grafica de estas operaciones algebraicas se ilustran en la figura 1.1 y figura 1.2








Fig. 1.1 Fig. 1.2

Losvectores se pueden descomponerse en sus componentes ortogonales o en base a los vectores unitarios . Por lo que cualquier vector se puede expresar de la siguiente forma:


En el 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 enequilibrio de traslación y/o equilibrio de rotación.

Primera Condición de Equilibrio.
“Para que un cuerpo se encuentre en reposo absoluto o con movimiento uniforme si y solo si la resultante 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 la masa del cuerpo; por ello estasfuerzas son concurrentes en el centro de la masa. Para evaluar este equilibrio es necesario igualar a cero al vector resultante representado por la ecuación (1.1). la representación geométrica de un polígono cuyos lados están representado por cada uno de las fuerzas que actúan sobre el sistema.
Segunda Condición de Equilibrio.
“Para que el cuerpo rígido se encuentre en equilibrio de rotación...