EQUILIBRIO DE FUERZAS PARALELAS

Mariana Sandoval

Camila Zapata

María López

Laboratorio de Física

(12-02)

RESUMEN

En esta práctica se desea conocer el equilibrio de fuerzas paralelas por medio de un experimento en el cual se tiene una barra metálica, dos poleas con imanes para ser adjuntadas al tablero, un numero de masas diferentes, hilos para sostener las masas de las poleas o de la barra; comenzamos tratando de encontrar el punto exacto de equilibrio de la barra introduciéndola en una polea, es decir hallar las distancias exactas desde el punto donde se sujeta la barra hasta los extremos de esta que hagan que esta mantenga un punto de equilibrio o sin movimiento; en la segunda parte de nuestra prueba al tener las medidas exactas de equilibrio solo de la barra se le añaden dos fuerzas (F2 Y F3) sostenidas por medio de cuerdas la distancia desde el centro de la barra hasta estas dos fuerzas es el objetivo principal de hallar para encontrar el equilibrio de la barra; en nuestro tercer procedimiento añadimos de nuevo estas dos fuerzas y aparte adicionamos una tercera (W) con el mismo propósito del caso anterior el equilibrio de la barra y las distancias de las masas para obtenerlo; con base en los resultados obtenidos se desea hallar algunos cálculos.

OBJETIVOS

* Aprender a determinar el valor de una fuerza paralela y de un conjunto de ellas.

* Establecer si bajo la acción simultánea de varias fuerzas en diferentes posiciones con respecto al eje de rotación de la balanza, esta se encuentra o no en equilibrio.

*Calcular todos los errores asociados a nuestras medidas experimentales y comprobar si nuestras medidas son científicamente aceptables.

MARCO TEORICO

La estática estudia los cuerpos que están en equilibrio, que es el estado de un cuerpo no sometido a aceleración; un cuerpo, que está en reposo, o estático, se halla por lo tanto en equilibrio. Un cuerpo en equilibrio estático, si no se le perturba, no sufre aceleración de traslación o de rotación, porque la suma de todas las fuerzas u la suma de todos los momentos que actúan sobre él son cero. Sin embargo, si el cuerpo se desplaza ligeramente, el objeto regresa a su posición original, en cuyo caso se dice que está en equilibrio estable. Por ejemplo, pelota colgada libremente de un hilo está en equilibrio estable porque si se desplaza hacia un lado, rápidamente regresará a su posición inicial. El objeto se aparta más de su posición, en cuyo caso se dice que está en equilibrio inestable. Por ejemplo, un lápiz parado sobre su punta está en equilibrio inestable; si su centro de gravedad está directamente arriba de su punta la fuerza y el momento netos sobre él serán cero, pero si se desplaza aunque sea un poco, digamos por alguna corriente de aire o una vibración, habrá un momento sobre él y continuaré cayendo en dirección del desplazamiento original. El objeto permanece en su nueva posición, en cuyo caso se dice que está en equilibrio neutro o indiferente. Por ejemplo, una esfera que descansa sobre una mesa horizontal; si se desplaza ligeramente hacia un lado permanecerá en su posición nueva.

Condiciones de Equilibrio:

1ra. Condición de equilibrio o Condición de equilibrio Trasnacional.

“La suma algebraica de fuerzas que actúan sobre un cuerpo debe ser igual a cero” Cuando esta condición se satisface no hay fuerza desequilibrada o no balanceada actuando sobre el cuerpo, lo que implica que el sistema de fuerzas no tenderá a producir ningún cambio en el movimiento lineal de un cuerpo.

2da. Condición de equilibrio o Condición de equilibrio Rotacional.

“La sumatoria algebraica de los momentos provocados por fuerzas que actúan a determinada distancia de cualquier eje o punto centro de giro de referencia debe

ser cero” Cuando esta condición se satisface no hay torque no balanceado o momento actuando sobre el cuerpo, lo que implica que el cuerpo no tenderá girar o rotar. Si ambas condiciones se cumplen se dice entonces que un cuerpo se encuentra en equilibrio, es decir, no tiene movimiento traslacional ni rotacional.

Se define el torque de una fuerza que actúa sobre algún punto del cuerpo rígido, en una posición 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 posición y la fuerza aplicada.

(1)

El torque es una magnitud vectorial, si es el ángulo entre y, su valor numérico por definición del producto vectorial, es:

(2)

Su dirección es siempre perpendicular al plano de los vectores y. Generalmente se considera un toque positivo cuando tiende a producir rotación en sentido contrario a las manecillas del reloj y negativo en sentido de las manecillas del reloj.

UNIDADES DE TORQUE

Para el sistema internacional:

M.K.S. Metros * Newton = N.m

C.G.S. Centímetros * dinas = d. cm

TABLA DE DATOS

f 1 x1 f 2 x2 w f 3 x3Teórico x3experimental

20gr 10cm 10gr 6cm 30gr 4.66cm 6.5cm

10gr 5cm 20gr 10cm 41.1g 79.1gr 14.02cm 13.5cm

Cálculos

f 3: f 1+¿ f 2¿

f 3:20 gr+10 gr :30 gr

f 3 x3 : f 2 x2+ f 1 x1

f 3 :( f 2 x2−f 1 x1)−f 3

x3 :(10 g∗6cm−20g∗10cm)30g

:4.7cm

x3:6.5 cmExperimental

f 1+ f 2+w : f 3

−f 1 x1−f 2 x2−w xw+ f 3 x3 :0

x3f 1 x1+ f 2 x2+w f 3 xw

f 3

x3:10 gr∗5cm+20 gr∗10cm+49.1gr∗15.5cm

79.1gr:14.02cm

x3:13.5comexperimental

GRAFICA

f 3:30 gr

x3:6.5 cm

x1:10cm x2:6 cm

f 1:20 gr

f 3:79.7 gr

x3:13.5cm

xw :15.5 cm

x1:5cm x2:10cm W: 49.1gr

f 1:10 gr

f 2:20 gr

ANALISIS DE GRAFICA

DISCUSIÓN

OBSERVACIONES

Pudimos observar que cuando se encuentra un punto de equilibrio exactos de una barra de hierro y se le añaden a esta diferentes masas cambia o varia su estado de equilibrio solo si no se ubican en un punto exacto donde al tenerlas con diferentes masas de nuevo se encuentre un equilibrio en esta.

También se observó que tanto el peso de la barra como las fuerzas implicadas actúan en este equilibrio por eso se tuvo que medir el peso de la barra.

CONCLUSIONES

*Si un sistema físico se encuentra en equilibrio, se verificara que sus componentes también lo estarán (mg).

* Por medio de diferentes masas localizadas en la varilla metálica se encontró la distancia exacta para encontrar el punto de equilibrio.

* Se concluyó que desde lo práctico a lo teórico no se halló un margen de error muy grande según los cálculos.

BIBLIOGRAFIA