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Equilibrio de fuerzas paralelas

  1. 1. EQUILIBRIO DE FUERZAS PARALELAS<br />Objetivo:<br />Experimentar con el momento de una fuerza y explicar las condiciones de equilibrio de las fuerzas paralelas.<br />Consideraciones teóricas:<br /> Las fuerzas paralelas son aquellas que actúan sobre un cuerpo rígido con sus líneas de acción en forma paralela, como se ve en la figura.<br /> La resultante de dos o más fuerzas paralelas tiene un valor igual a la masa de ellas con su línea de acción también paralela a las fuerzas. Cuando dos fuerzas paralelas de la misma magnitud, pero de sentido contrario, actúan sobre un cuerpo, se produce el llamado par de fuerzas en el que su resultante es igual a cero y su punto de aplicación esta en el centro de la línea que une a los puntos de aplicación de las fuerzas componentes.<br /> No obstante que la resultante es cero, un par de fuerzas produce siempre un movimiento de rotación, tal como sucede con el volante de un automóvil o como la figura.<br /> El momento de una fuerza, también llamado torca (torcer), se define como la capacidad que tiene una fuerza para hacer girar un cuerpo. El valor del momento de una fuerza (M) se calcula multiplicando el valor de la fuerza aplicada (F) por el brazo de palanca (r), donde M=Fr. El momento de una fuerza es una magnitud vectorial cuya dirección es perpendicular al plano en que se realiza la rotación del cuerpo y su sentido depende de cómo se realice ésta.<br /> Cualquier movimiento, por complejo que sea, puede ser reducido para su sentido en dos tipos de movimiento: de traslación y de rotación. Primera condición de equilibrio: para que un cuerpo este en equilibrio de traslación la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre él debe ser cero. Donde R=0, es decir, ∑Fx=0 y ∑Fy=0.<br /> La segunda condición de equilibrio señala: para que un cuerpo esté en equilibrio de rotación la suma de los momentos o torcas de las fuerzas que actúan sobre él respecto a cualquier punto debe ser igual a cero. Donde: ∑M=0.<br /> Por convención se considera que el momento de una fuerza es positivo cuando su tendencia es hacer girar a un cuerpo en sentido contrario al giro de las manecillas del reloj, y es negativo cuando la tendencia de la fuerza aplicada es hacer girar al cuerpo en sentido de las manecillas del reloj.<br />Material Empleado:<br />Una balanza aritmética, un marco de pesas e hilo.<br />Desarrollo de la actividad experimental:<br />Monte un dispositivo como el mostrado en la figura, verifique que la regla graduada de la balanza aritmética en ausencia de cuerpos suspendidos se encuentre balanceada al mantener una posición horizontal.<br />Cuelgue una pesa de 50g en el brazo derecho a una distancia r1, de 30cm del punto de equilibrio. La pesa provocará que la regla gire en el mismo sentido que las manecillas del reloj. Equilibre dicha fuerza con una pesa de 100g, la cual deberá ser colocada a la izquierda del punto de equilibrio de la regla anote su brazo de palanca r2 en el cuadro.<br />Retire las pesas anteriores y ahora coloque una pesa de 200g del lado izquierdo a una distancia r2 de 10cm del punto de equilibrio. La pesa provocará que la regla gire en sentido contrario a las manecillas del reloj. Equilibre dicha fuerza con una pesa de 50g que deberá ser colocada a la derecha del punto de equilibrio de la regla, anote su brazo de palanca r1 en el cuadro.<br />Retire las pesas anteriores y coloque ahora una pesa de 20g del lada derecho a una distancia r2 de 30cm del punto de equilibrio. Equilibre dicha fuerza colocando una pesa de 30g a la izquierda del punto de equilibrio de la regla. Anote su brazo de palanca r2 en el cuadro.<br />Cuadro de datos:<br />EQUILIBRIO DE ROTACIÓN (experimental)F1(gf)R1(cm)F1r1(gf cm)F2 (gf)R2 (cm)F2r2(gf cm)F1r1F2r250gf200gf30cm?50gx0.025cm=1.25gf cm200gx60cm=12000gcm100gf50gf?10cm100gx0.025=2.5gf cm50gx60cm=3000gcmr2=f1r1F2R2=50g/200gx10cmR2=50/2000cmR2=0.025cmR2=F2r2F1R2=100gx30/50gR2=3000cm/50R2=60cm<br />Cuestionario:<br />Puesto que la balanza aritmética se encontraba en equilibrio de traslación, ¿cómo se puede explicar que la resultante de las fuerzas que actúan sobre ellas era cero?<br />Se puede explicar que para que la balanza este en equilibrio y las resultantes de las dos fuerzas que actúan deben estar marcadas con el mismo peso de una pesa. <br />Al dividir F1r1 F2r2 para cada caso, ¿qué valor obtuvo y qué le representa ese valor obtenido?<br />El valor que obtuvo es de la distancia 1 es 0.025cm y la distancia 2 es de 60cm esto representa la distancia que el brazo está separado del otro lado. <br />Demuestre que al haber un equilibrio de rotación en cada uno de los casos, la suma de los momentos es igual a cero.<br />No es igual a cero porque depende del tipo de pesas que se coloque en cada brazo de la balanza y la distancia que separa de la una a la otra y el equilibrio que se desglose en el momento de rotación.<br /> <br />

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