Laboratorio estática de cuerpo rígido

Estática del Cuerpo Rígido
Laboratorio 4
D. Posada, Y. Cruz, F. López.
Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín


RESUMEN – La practica tiene como fin complementar los conocimientos adquiridos sobre la estática de cuerpos rígidos con el concepto de torque. Ya que no sólo interesa que el cuerpo se traslade o no, sino también el hecho de que rote o no lo haga.
PALABRAS CLAVE – Torque,acción inminente, fuerza, rotación, traslación, fricción.
OBJETIVOS

Analizar por medio de experimentos, factores por los cuales puede existir algún tipo de equilibrio en los cuerpos, ya sea equilibrio traslacional o rotacional.
Mejorar la habilidad para averiguar los torques y las fuerzas que se ejercen sobre un determinado sistema.
Comparar experimentalmente los torques obtenidos conlos arrojados por el estudio teórico de ellos
Entender y aplicar el concepto de acción inminente en los experimentos propuestos.

FUNDAMENTO TEÓRICO – En general un cuerpo puede tener tres tipos distintos de movimiento simultáneamente. De traslación a lo largo de una trayectoria, de rotación mientras se está trasladando, en este caso la rotación puede ser sobre un eje que pase por el cuerpo. Porlo tanto el estudio del movimiento puede ser en general muy complejo, por esta razón se estudia cada movimiento en forma independiente. Cuando un cuerpo está en rotación, cada punto tiene un movimiento distinto de otro punto del mismo cuerpo, aunque como un todo se esté moviendo de manera similar, por lo que ya no se puede representar por una partícula. Pero se puede representar como un objetoextendido formado por un gran número de partículas, cada una con su propia velocidad y aceleración. Al tratar la rotación del cuerpo, el análisis se simplifica si se considera como un objeto rígido se debe tener en cuenta las dimensiones del cuerpo.
Cuerpo rígido. Se define como un cuerpo ideal cuyas partes (partículas que lo forman) tienen posiciones relativas fijas entre sí cuando se somete afuerzas externas, es decir es no deformable.
El movimiento general de un cuerpo rígido es una combinación de movimiento de traslación y de rotación. Para hacer su descripción es conveniente estudiar en forma separada esos dos movimientos.

TORQUE DE UNA FUERZA.
Cuando se aplica una fuerza en algún punto de un cuerpo rígido, el cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotación en torno a algúneje. La propiedad de la fuerza para hacer girar al cuerpo se mide con una magnitud física que llamamos torque o momento de la fuerza.
Analizaremos cualitativamente el efecto de rotación que una fuerza puede producir sobre un cuerpo rígido. Consideremos como cuerpo rígido a una regla fija en un punto O ubicado en un extremo de la regla, como se muestra en la figura 1, sobre el cual pueda tener unarotación, y describamos el efecto que alguna fuerza de la misma magnitud actuando en distintos puntos, produce sobre la regla fija en O. La fuerza F1 aplicada en el punto a produce en torno a O una rotación en sentido antihorario, la fuerza F2 aplicada en el punto b produce una rotación horaria y con mayor rapidez de rotación que en a, la fuerza F3 aplicada en b, pero en la dirección de la líneade acción que pasa por O, no produce rotación (se puede decir que F3 ‘empuja’ a la regla sobre O, pero no la mueve), F4 que actúa inclinada en el punto b produce una rotación horaria, pero con menor rapidez de rotación que la que produce F2; F5 y F6 aplicada perpendiculares a la regla, saliendo y entrando en el plano de la figura respectivamente, no producen rotación. Por lo tanto existe unacantidad que produce
la rotación del cuerpo rígido relacionada con la fuerza, que es lo que definimos como el torque de la fuerza.


Figura 1
Se define el torque τ de una fuerza F que actúa sobre algún punto del cuerpo rígido, en una posición r respecto de cualquier origen O, por el que puede pasar un eje sobre el cual se produce la rotación del cuerpo rígido, al producto vectorial entre la...