ejercicio de centros de gravedad

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL ESTÁTICA TEMA : DESARROLLO DE LA SEGUNDA PRÁCTICA CALIFICADA DOCENTE: ING. TARSICIO VALDERRAMA SORIANO ALUMNOS : ALTAMIRANO SEGURA, Roiser CARRERA TERRONES, José Wilson VASQUEZ AGIP, José Kevins CICLO : VACACIONAL FECHA : Cajamarca febrero de 2015

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Ejercicio del Curso de Estática

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  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

    FACULTAD DE INGENIERA

    ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

    ESTTICA

    TEMA :

    DESARROLLO DE LA SEGUNDA PRCTICA CALIFICADA

    DOCENTE:

    ING. TARSICIO VALDERRAMA SORIANO

    ALUMNOS :

    ALTAMIRANO SEGURA, Roiser

    CARRERA TERRONES, Jos Wilson

    VASQUEZ AGIP, Jos Kevins

    CICLO : VACACIONAL

    FECHA : Cajamarca febrero de 2015

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

    2 CENTRO DE GRAVEDAD

    PROBLEMA UNICO: Hallar el centro de gravedad del rea que se muestra en la figura.

    160

    4

    314899953.16

    5

    3

    3

    1

    VSVE

    mVQ

    FG

    BACL

    CBKB

    VA Es altura del AFD

    Tmpano circula de radio 4 m DESARROLLO DEL EJERCICIO.

    1. HALLAMOS LAS COORDENADAS DE TODOS LOS PUNTOS DE LA FIGURA

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

    3 CENTRO DE GRAVEDAD

    a. Hallamos el punto L

    |AL| = 3

    5|BA|

    = (-11, 3, -3)

    |AB| = 11.78982612

    |AB| = (0.93300782, 0.25445668, 0.25445668)

    |AL| = 7.07389567

    = (-6.6, 1.8, -1.8)

    L = A +|AL|

    b. Hallamos el punto C, en el rectngulo ABCD

    = (3.75,3.55,17.3)

    |AD| = 18.05422388 |AD| = (0.207707, -0.196630, -0.958224)

    |BC| = 18.05422388

    = (3.75, -3.55, -17.3)

    C = + B

    c. Hallamos el punto K

    |KB| = 1

    3|CB|

    = (3.75, 3.55, 17.3)

    |BC| = 18.05422388 |BC| = (0.207707, -0.196630, -0.958224)

    |KB| = 6.01807463

    = |KB| . |BC|

    = (1.25,1.18333333, 5.76666667)

    K = +

    d. Hallamos el punto I

    |CI| = 4

    L = (-9.1, 25.3, -11.8)

    C = (-9.75, 22.95, -30.3)

    K = (-12.25, 25.31666667, -18.76666667)

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

    4 CENTRO DE GRAVEDAD

    |CB| = (-0.207707, 0.196630, 0.958224)

    = |CI| . |CB|

    = (0.83083051, 0.78651955, 3.83284808)

    = +

    e. Hallamos el punto H

    |CH| = 4 |CD| = (0.933008, -0.254457, 0.254457)

    = |CH| . |CD|

    = (3.73203129,1.01782672, 1.01782671)

    = +

    f. Hallamos el punto J

    |HJ| = 4

    |CI| = (-0.20770761, 0.19662989, 0.95812452)

    = |HJ| . |CI|

    = (-0.83083051, 0.78651955, 3.83284808)

    = +

    g. Hallamos el punto F

    |FG| = 16.31489995

    F = (X, Y, Z)

    G = (-4, 26.4067345724, 21.1765433395)

    Se tiene la siguiente ecuacin:

    ( + 4)2 + ( 26.40673457)2 + ( 21.17654334)2 = (16.31489995)2.

    (1)

    En el plano GFA, se tiene:

    . = |FA| . |FG|

    . cos(90) = 0

    2 + 6.3 + 2 49.90673457 + 2 11.17654334 + 418.7928290= 0 (2)

    En el plano FAGD, se tiene:

    . ( ) = 0

    I = (-10.58083051, 23.73651955, -26.46710192)

    H = (-6.01796871, 21.93217328, -29.28217328)

    J = (-6.8487992274, 22.71869283, -25.44927521)

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

    5 CENTRO DE GRAVEDAD

    60.39022075X + 90.96203752Y 5.57525465Z = 2042.38487638 (3)

    De las ecuaciones (1), (2) y (3) se tiene:

    X = 8

    Y = 18

    Z = 14

    h. Hallamos el punto V

    . = 0 2 5.5 + 2 41.5 + 2 4 + 263 = 0 . . (4)

    . = 0 2 1.25 + 2 43.45 + 2 + 37.3 + 738.7 = 0 . . (5)

    En el plano AFVD se tiene:

    . ( ) = 0

    180.35X + 271.65Y - 16.65Z 6099.4 = 0 (6)

    De las ecuaciones (4), (5) y (6) se tiene:

    X = 3.87397546

    Y = 19.19196264

    Z = -11.24515756

    i. Hallamos el punto Q

    |VQ| = 4 |VA| = (-0.81786782, 0.55277984, 0.15977066)

    = |VQ| . |VA|

    = (3.27147130, 2.21111937, 0.63908266)

    = +

    j. Hallamos los puntos E y S

    |VE| = |VS| = 160

    |FD| = (0.16112332, 0.04654674,0.98583603

    = |VE| . |FD|

    F = (8, 18, 14)

    V = (3.87397546, 19.19196264, -11.24515756)

    Q = (0.60250416, 21.40308201, -10.60607489)

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

    6 CENTRO DE GRAVEDAD

    = (2.03806673, 0.58877483, 12.46994801)

    = +

    = |SV| . |FD|

    = (2.03806673, 0.58877483, 12.46994901)

    =

    k. Hallamos el punto T

    (|TV| )2 + (|VS| )2 = (|TS| )2

    |TS| = |TV| + 4

    |VS| = 160

    |TV| = 18 |AV| = (0.81786782, -0.55277984, -0.15977067)

    = |TV| . |AV|

    = (14.72162087, -9.95003715, -2.87587199)

    = +

    l. Hallamos el ngulo

    = arctan (

    )

    HALLANDO EL CENTRO DE GRAVEDAD DE LA ENJUTA PARABOLICA

    E = (1.83590873, 19.78073748, -23.71510656)

    S = (5.91204218, 18.60318781, 1.22479145)

    T = (18.59559633, 9.24192549, -14.12102955)

    = 35.0968012276

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

    7 CENTRO DE GRAVEDAD

    =

    AREA=145.5697907

    | | =3

    4||

    | | = 20.0756

    = | |

    | | =3

    10| |

    | | = 4.89447

    = | |

    C (3.375, 19.375, 8)

    G (1.775, 21.8970203717, 10.1529630018)

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

    8 CENTRO DE GRAVEDAD

    HALLANDO EL CENTRO DE GRAVEDAD DEL RECTANGULO

    =

    AREA= 212.8561603524

    | | =1

    2| |

    | | = 5.89491

    = | |

    | | =1

    2| |

    | | = 9.02711

    = | |

    C (-4.25, 21.45, -28.8)

    G (-6.125, 23.225, -20.15)

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

    9 CENTRO DE GRAVEDAD

    HALLANDO EL CENTRO DE GRAVEDAD DEL TIMPANO CIRCULAR

    =

    AREA = 3.4336293856

    | | =2| |

    3(4)

    | | = 3.106528244

    = | |

    | | = 4 2| |

    3(4)

    | | = 0.893471756

    = | |

    C (-8.9163838625, 22.722650144, -30.072650144)

    G (-9.10196476, 22.898333395, 29.21650360)

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

    10 CENTRO DE GRAVEDAD

    HALLANDO EL CENTRO DE GRAVEDAD DE LA SEMIPARABOLA

    =

    AREA = 30.675058328

    | | =5

    8| |

    | | = 2.94746

    = | |

    | | =3

    5||

    | | = 3.61084

    = | |

    C (-10.75, 25.75, -12.25)

    G (-10, 25.04, -15.71)

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

    11 CENTRO DE GRAVEDAD

    HALLANDO EL CENTRO DE GRAVEDAD DEL TRIANGULO

    =

    AREA = 163.2460317282

    || =1

    3(| | + | |)

    | | = 22.50041440

    = | |

    | | =1

    3||

    | | = 2.59780177

    = | |

    C (4.3746584865, 19.0473208817, -8.1817191864)

    G (2.250, 20.483333334, -7.766666667)

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

    12 CENTRO DE GRAVEDAD

    HALLANDO EL CENTRO DE GRAVEDAD DEL SEGMENTO CIRCULAR

    =

    AREA = 68.792501824

    EL ANGULO DE = . , = = =

    = .

    = .

    =()^

    ()

    =(.)^

    (.(.)(.)= . ,

    =

    | | = 19.613161791788

    = | |

    G (2.554622331822, 20.08368596503, -10.9874216248889)

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

    13 CENTRO DE GRAVEDAD

    FIGURA AREA A *A *A *A

    ENJUTA PARABOLICA 145.569791 1.775000 21.897020 10.152963 258.3863785 3187.54467 1477.9647

    RECTANGULO 212.856160 -6.125000 23.225000 -20.150000 -1303.74398 4943.58432 -4289.05163

    TIMPANO CIRCULAR -3.433629 -9.101965 22.898333 29.216504 31.25277367 -78.6243904 -100.318645

    SEMIPARABOLA -30.675058 -10.000000 25.040000 -15.710000 306.7505833 -768.103461 481.905166

    TRIANGULO 163.246032 2.250000 20.483333 -7.766667 367.3035714 3343.82288 -1267.87751

    SEGMENTO CIRCULAR -68.792502 2.554622 20.083686 -10.987422 -175.738861 -1381.60700 755.852222

    SUMA 418.770793 -515.789537 9246.61703 -2941.5257

    Entonces el centro de gravedad de la figura es:

    5-1.2316750

    *

    6

    1

    6

    1

    t

    t

    t

    t

    Ai

    XAi

    X

    822.0803770

    *

    6

    1

    6

    1

    t

    t

    t

    t

    Ai

    YAi

    Y

    0-7.0241902

    *

    6

    1

    6

    1

    t

    t

    t

    t

    Ai

    ZAi

    Z