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16Equilibrio Esttico. Pag.

1. EXPERIMENTO N0 2 : EQUILIBRIO ESTTICO.2. OBJETIVOS :

Llevar a cabo un experimento virtual sobre el equilibrio de una partcula y de un cuerpo rgido.

Verificar las condiciones de equilibrio de una partcula

Verificar las condiciones de equilibrio de un cuerpo rgido

3. TEORIA:

A. CONDICIONES PARA EL EQUILIBRIO DE UNA PARTCULA.

Una partcula se encuentra en equilibrios cuando la suma de fuerzas que actan sobre ella es igual a cero. En este caso las fuerzas aplicadas sobre la partcula siempre son concurrentes:

B. CONDICIONES PARA EL EQUILIBRIO DE UN CUERPO RIGIDO.

DEFINICIN DEL TORQUE O MOMENTO DE UNA FUERZA F.

La figura 1 muestra un cuerpo rgido que puede

rotar alrededor del punto O.

En el punto P se aplica una fuerza .

El torque producido por la fuerza alrededor del

punto O se define mediante el producto vectorial:

( 1 )

donde son expresiones vectoriales.

El mdulo del torque es:

( = r F sen ( ( 2 ) Figura 1. La fuerza est

aplicada en el punto P .

Fsicamente, el torque o momento produce una rotacin del cuerpo alrededor del punto O .

De la ecuacin (1) notamos que el torque es perpendicular a .

La ecuacin (2) se puede escribir como:

( = F d ( 3 )

donde d = r sen es la distancia de O a la lnea de accin de y se le llama brazo de

palanca y se muestra en la figura 1. Un cuerpo rgido sobre el que actan varias fuerzas, se encuentra en equilibrio esttico si se satisfacen las siguientes condiciones:

I. La fuerza resultante debe ser igual a cero. Esto garantiza el equilibrio traslacional.

(4)

II. El torque resultante con respecto a cualquier punto debe ser 0.

(5)

Esta condicin asegura el equilibrio rotacional.

4. EQUIPO

Ordenadores del laboratorio virtual, Programa de Interactive Physics.5. PROCEDIMIENTO

PARTE I.EQUILIBRIO DE UNA PARTICULA

1) Abra el enlace correspondiente al presente experimento: EQUILIBRIO DE UNA PARTCULA. y aparecer la ventana siguiente, luego continu con las siguientes instrucciones.

2) Con el cursor presione el comando RUN, en la parte superior de la pantalla.

3) A continuacin presione el comando STOP y lea los resultados obtenidos.

4) Presione el comando RESET y podr asignar nuevos valores iniciales.

5) Con el cursor en el selector de la Masa del bloque, Ud. puede variar el valor de dicha masa.

6) Usando el mnimo valor de la masa (5 kg) anote los datos de las fuerzas que actan sobre el bloque.

Peso: ..

Tensin en la cuerda A: .. . ..

Tensin en la cuerda B:

Usando las coordenadas de los extremos de las cuerdas encuentre el valor de los ngulos:

Angulo (: ..

Angulo (: .

7) Utilizando el mximo valor de la masa (25kg), tome los datos de las fuerzas que actan sobre el bloque y proceda como en el caso anterior.

Peso: . .

Tensin en la cuerda A: .. . ..

Tensin en la cuerda B:

Angulo (: ..

Angulo (: .

PARTE II. EQUILIBRIO DE UN CUERPO RGIDO: a) Caso de fuerzas paralelas.

1. Abra el enlace correspondiente al presente experimento: Equilibrio ( fuerzas paralelas)

y aparecer la ventana siguiente, luego continu con las siguientes instrucciones.

Presione RUN y observe el experimento. Para continuar, presione el cursor en STOP y luego en RESET, para poder asignar valores iniciales.

2. Con el cursor en el selector de posicin de masa, ud puede variar la posicin del bloque con respecto al extremo izquierdo (M) de la barra.

3. Con el selector de posicin asigne diferentes valores de la posicin del bloque y observe los diferentes valores de las tensiones en las cuerdas. Use (RUN-STOP-RESET)

4. Para las posiciones indicadas en la Tabla I, complete la informacin

TABLA I

Posicin en el selector

(m)Posicin respecto al punto M

(m)TA

(N)TB

(N)W

(N)P

(N)

- 2.40

0.00

1.20

b) Caso de fuerzas no paralelas.

1) Abra el enlace correspondiente al presente experimento: Equilibrio ( fuerzas no

paralelas) y aparecer la ventana siguiente, luego continu con las siguientes

instrucciones

2. Presione RUN y observe el experimento.

3. Anote de la pantalla y obtenga los siguientes valores:

TA = TB = .

W = .. P =

( = . ( = .

6. CALCULOS Y RESULTADOS : Equilibrio de una partcula:

Con los datos obtenidos en los procesos 6 y 7 de la Parte I, verifique la condicin de equilibrio para una partcula. En el experimento realizado, dentro que porcentaje de error se cumple la condicin de equilibrio.

Fuerzas Paralelas:Con los datos de la Tabla I, verifique las condiciones para el equilibrio de un cuerpo rgido.

Para aplicar la segunda condicin de equilibrio determine el torque o momento de las fuerzas con respecto al punto M (extremo izquierdo de la barra).

En el experimento realizado, dentro que porcentaje de error se cumple la condicin de equilibrio.

Fuerzas no paralelas:Con los datos obtenidos verifique las condiciones de equilibrio de la barra.

Para aplicar la segunda condicin de equilibrio determine el torque o momento de las fuerzas con respecto al punto M (extremo izquierdo de la barra).

En el experimento realizado, dentro que porcentaje de error se cumple la condicin de equilibrio.

7. CUESTIONARIO (05 PUNTOS)8. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

EMBED PBrush

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