fisica 1labo

7/26/2019 fisica 1labo

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EQUILIBRIO DE UN CUERPO RGIdo

I. FUNDAMENTO TERICO

Conceptos gener!es"

C#erpo r$g%do: Es una combinacin de un gran nmero de partculas que

ocupan posiciones fijas unas respecto de otras. No puede deformarse aplicando

fuerzas o torques.

E%!%'r%o: Para que un cuerpo est en equilibrio y en reposo se requiere que

se cumplan las siguientes condiciones:

= !" # = ! .

$as condiciones para que un cuerpo rgido en reposo son:

( EQUILIBRIO DE TRA)LACIN

Es la masa %ectorial de todas las fuerzas que actan sobre el slido es igual

a cero. Esto ocurre cuando el cuerpo no se traslada o se mue%e con

%elocidad constante# es decir cuando la aceleracin lineal del centro de

masa es cero al ser obser%ado desde un sistema de referencia inercial.

=i

!"i

'( EQUILIBRIO DE ROTACIN

Es la suma de momentos de fuerza o torques respecto a algn punto es

igual a cero. Esto ocurre cuando la aceleracin angular alrededor de

cualquier eje es igual a cero.

=i

!&i

Para que se cumpla esta condicin se deben realizar los siguientes pasos.

'. (e identifica todas las fuerzas aplicadas al cuerpo.

). (e escoge un punto respecto al cual se analizar* el torque.

EXPERIENCIA N6


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+. (e encuentran los torques para el punto escogido.

,. e realiza la suma de torques y se igualar* a cero.

E*e+p!os"

" "

- Fig.2

,F Fig.3

I-. PROCEDIMIENTO

'. rme el sistema de la "ig. ,. (uspenda en los e/tremos de la cuerda pesos

diferentes '" y )" y en el centro un peso +E . -eje que el sistema

se estabilice. 0ecuerde que debe cumplirse la ley de la desigualdad de los

lados del tri*ngulo 1un lado es menor que la masa de los otros dos y

mayor que su diferencia2

$a figura ' se muestra una %iga 3cuerpo

rgido4 donde la fuerza total sobre sta es

cero. Pero el torque resultante respecto a su

centro es diferente de cero cuyo mdulo es

igual a )"d# donde d es la distancia desde

el punto de aplicacin de las fuerzas 3 " y

5" 4 al centro de la %iga. En este caso la

%iga tendr* una tendencia al giro de forma

anti6oraria.

"

-

5"

Fig.1

En la figura ) la fuerza total es ) " y

el torque respecto a su centro es cero.

Por lo tanto e/iste un equilibrio de

rotacin pero no de traslacin. En este

caso la %iga asciende %erticalmentesin rotar.

$a figura + muestra la %iga en reposo

1absoluto2. Est* en equilibrio tanto

de traslacin como de rotacin.


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'" )"

E

Fig. 4

). 7oloque el tablero 3con un papel4 en la parte posterior de la cuerda y

marque las direcciones de las cuerdas en el papel.

+. 0etire el papel y anote en cada lnea los %alores de los pesos

correspondientes.

,. 7omplete el paralelogramo de fuerzas con una escala con%eniente para

los %alores de '" y )" .

8. 0epita los pasos ')+ y ,.

8.'. 7oloque '" )" y +E iguales en mdulo y mida los *ngulos:

y que se forman alrededor del punto.

$os pesos que se colocaron son '8!g '8!g '8!g en dnde los

*ngulos son : '!9 '), '+!.

8.). 7oloque ; '" ; ; )" ; y ; +E ; que estn en relacin +:,:8 y mida

los *ngulos que forman entre ellos.

$os pesos que se colocaron son '8!g )!!g )8!g en dnde los

*ngulos son :


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9. (uspenda la regla con los dinammetros utilice los agujeros en '! cm y

>! cm para las fuerzas '" )" como muestra la "igura 8. note las

lecturas en cada dinammetro

F F,

F/ F0

Figura 5

>. 7oloque en el agujero del centro de gra%edad de la regla un cuerpo de

masa ,8!g que es la +F . note las lecturas en cada dinammetro.

)' N ,+ N

,, N

=. -esplace el cuerpo de +F al agujero a )!cm del primer dinammetro.

note las lecturas de cada uno de ellos.

+9 N )< N

,, N


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,, N + N

I-. CUE)TIONARIO

'. ?7oncuerda el %alor 6allado por el mtodo gr*fico con la fuerza del cuerpo

E@

?Au diferencias 6ay entre la fuerza resultante y la fuerza equilibrante@

RF

'F 1234

)F

). Encuentre tericamente el %alor de la fuerza equilibrante para cada caso

por la ley de senos o de $amy por la ley del coseno y por descomposicin

rectangular. 7ompare los %alores ; E ; y los *ngulos y 6allados con

el obtenido en el paso ' y los medidos e/perimentalmente. 7onfeccione un

cuadro de sus resultados y de los errores e/perimentales porcentuales con

respecto a la equilibrante colocada.

CA)O I" C5!c#!o Te6r%co de E

NF !8)' = # NF 84 B 5!+

NFR +>)+!3!,==,+)!, 4 >++=

NF +>)' = y NE +,)' =NF !+!=

$ey de senos: 3$amy4

4'+!3

!8+=)

48'))3

3 =

=

SenSenSen

E

E 7 ,3/8N


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)!8+=N ' ',9>

E

',9>N

E ',9>N

',9>N ',9>N

$ey de 7osenos:

E)B 3)!8+=4)C 3'4)D )3',9>43 ',9>47os3>,4

E 7 32:N

-escomposicin rectangular:

E B ',9>3(en+,4 C ',9>3(en,!4

E 7 32:N


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',9>7os3+,4 ',9>7os3,!4

E

CA)O III" C5!c#!o Te6r%co de E

',9>N '


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''>,N !,=,7os39=4 !,=+ N

GG ',9 N '>= N '>9 N '>9 N '+= N

GGG ),, N )+! N )+8 N )+' N ' N

GF ')> N '+) N '+) N '+' N !9 Er B !!'+= EHB '+=

-escomposicin rectangular:

E B ''>,3(en9=4 C !,=


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7aso GGG : / B)+) Er B !!' EHB '

7aso GF : / B '+) Er B !!!$uego de medir e/perimentalmente se 6an obtenido los siguientes datos:

"' ")

E

7omo obser%amos el *ngulo 12 debera ser

forma e/perimental no es as pues 6emos obtenido otros *ngulos que

difieren un poco de

son: al medir los pesos los *ngulos.

'4 Para las fuerzas:NF ,9'' = B'' = B=+NF ,=!) = B'8=NE )>'= B''


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8. ?(on iguales las lecturas en los dinammetros en los pasos 9 y >@ ?Porqu@

$uego de medir e/perimentalmente 6emos obser%ado que las medidas en

los pasos 9 y > no son iguales debido a que en el paso > aumentamos una

fuerza m*s 3mB,8! g4 entonces para que se cumpla la 'era y )da

condicin de equilibrio la medidas en los dinammetros tienen que %ariar

es decir aumentar su %alor.

Esquema gr*fico de los pasos 39 y >4

)'N ,+N

IB)!N

+9N )


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K

"+B,,!N

Puesto que con la 'era condicin que equilibrio 3equilibrio de

traslacin4 = !F no se puede determinar "' ") 6acemos uso en la

)da condicin de equilibrio 3equilibrio de rotacin4 = !!FM

Consideraciones previas:

celeracin de la gra%edad en lima gB= m;s)

&asa de la barra !)!8 Lg. masa acondicionada a la barra: m 'B !,8

Lg.

"+B m'g B 3!,843=4 B ,,!N

mg B 3!)!843=4 B )N

( ) ( ) = MM

"'3!94 B "+3!,4 C ",3!)4

0eemplazando %alores

"'3!94 B ,,3!,4 C )3!)4 F7 /3:N

omamos momentos en el punto K: se obtiene F,7 ,38 N

-e este procedimiento se obtiene: "'B+9N # ")B )=N de donde "'C

BIBLIOGRAFA

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