taller de física(fuerzas de rotacion )

8/19/2019 Taller de Física(Fuerzas de Rotacion )

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Nunca consideres el estudio como un deber, sino como una oportunidadpara penetrar en el maravilloso mundo del saber"

Albert Einstein

Taller de física.9no año

1. El concepto de momento se observa día a día en nuestroentorno. Para ver esto debemos saber que en el momentoen el que giramos un tubo una llave inglesa, cuando

giramos una tuerca con una llave, cuando pasamos unapuerta giratoria, cuando movemos la dirección de uncarro, entre otras cosas, estamos generando momento esdecir estamos realizando una fuerza alrededor de unpunto determinado (véase la fuerza que la mano ejercesobre la llave inglesa y nótese como el tubo tiende a giraren el eje

2. Qué es momento de una fuerza?

s una magnitud vectorial que indica tendencia derotación, que provoca una fuerza aplicada sobre uncuerpo respecto a un punto llamado centro de rotación.

!u valor se calcula multiplicando el módulo de la "uer#apor su brazo de palanca, que viene a ser la distancia delcentro de rotación asta el e!e donde est" la fuerza

$%# & #$ ' d% (producto de 2 vectores)

&onvención de signos del momento

a) 'i el cuerpo gira o intenta girar en sentido orario debido a la "uer#a *#+ se dice que el momentoproducido por dica "uer#a es negativo

b) 'i el cuerpo o sistema gira o intenta girar en sentido anti orario debido a una "uer#a *#+ se dice queel momento producido por dica "uer#a es positivo

c) &uando una fuerza acta directamente en el centro de momentos o su línea de acción que pasa por

dico punto el momento producido por la fuerza es cero -. st compuesta por una barra rígida que puede girar

libremente alrededor de un punto de apo%ollamado fulcro (soporte, sustento, basa, cimiento, puntode apoyo). !e cuenta que /rquímedes dijo sobre lapalanca0 *)adme un punto de apo%o % moveré elmundo+. l bra#o de palanca, se define como ladistancia perpendicular medida desde el eje derotación asta la la línea de acción de la fuerza (véasela tuerca y la llave y también el principio de palanca ysus partes )n lo cotidiano cuando vemos unacompetencia de remos estamos ante un e!emplo de

palanca

. Equilibrio* Por de"inición, un ob!eto est" en equilibrio cuando las "uer#as que actan sobre él secompensan de tal manera que la suma total de fuerzas es nula.

'isten dos tipos de equilibrio0

a) Equilibrio estable0 s aquel en el que después de una perturbación (movimiento, traslación, rotación)el ob!eto regresa a su posición inicial.

b) Equilibrio inestable0


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+. &oncepto de fuerza. 'uma de fuerzas. étodos gr"ficos. #uerzas coplanares % no coplanares

3a fuerza es un vector. Para describirla como tal debemos indicar0

a) l punto de aplicación, es decir, el punto en que la "uer#a acta sobre el cuerpob) 3a dirección, es decir, la recta a lo largo de la cual acta la "uer#ac- !u magnitud, la cantidad que describe 4cu"nto4 o 4qué tan "uerte4 la "uer#a empu!a o impulsa.

d) 5ebido a que las fuerzas son vectores, se deben utilizar las reglas de la adición vectorial paraobtener la "uer#a resultante sobre una partícula.

. 'uma de vectores empleando el método del triangulo

6on este método, los vectores se debentrasladar (sin cambiarle sus propiedades) detal "orma que la 47leca o "inal 4 del uno seconecte con la 4cola o inicio4 del otro (el ordenno interesa, pues la suma es conmutativa). Elvector resultante se representa por una4"leca4 que va desde la 4cola o inicio4 quequeda libre asta la *"leca o "inal+ que

también est libre (es decir se cierra untringulo con un 4coque de "lecas+. n la"igura se ilustra el método

/. 'uma de vectores empleando elmétodo del paralelogramo

8eométricamente de"inimos el vectorsuma como sigue. n el plano quecontiene a los vectores / y 9 "ormemosel paralelogramo que tiene como un lado/ y como lado adyacente a 9. ntonces/:9 es el segmento de recta dirigido a lolargo de la diagonal del paralelogramollamada resultante

(0 1 234-

5. 'uma de vectores empleando el método delpolígono

/ partir de un punto en el plano(cualquiera),se tra#an todos los vectoresindicados, uno a continuación del otro,manteniendo igual su dirección. ;niendo el

comien#o del primer vector con el e'tremo delltimo se obtiene el vector resultante o sumade todos sus vectores.

9. 6rincipio de transmisibilidad

l principio de transmisibilidad est re"erido al punto deaplicación de las "uer#as y dice0El efecto e$terno de una fuerza no se modifica cuando setraslada en su misma dirección, es decir, sobre su propialínea de acción. Por ejemplo, si deseamos mover un cuerpoori#ontalmente aplicando una "uer#a, el resultado ser" elmismo si lo empu!amos o si lo !alamos.


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78. Tipos de fuerzas!obre un cuerpo pueden actuar simultneamente varias"uer#as, las cuales "orman en conjunto lo que sedenomina sistema de "uer#as. 5icas "uer#as pueden serreempla#adas por una sola, llamada resultante, la cual

tiene el mismo e"ecto que las "uer#as reempla#adas a. #uerzas E$te

rnas* <epresentan la acción que ejercen


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otros c

uerpos sobre

el cuerpo ríg

ido en consid

eración. as


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f uerzas

e$ternas caus

an que el cue

rpo se mueva

o aseguran qu


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e éste p

ermanezca en

reposo (cuand

o la resultan

te es cero).


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b. #uerzas

:nternas* !on

aquellas que

mantienen un

idas las part


8/30

es que c

onf orman al c

uerpo rígido

c. #

uerzas coplan

ares (vectore


9/30

s coplan

ares-.

d. #uerza

s concurrente

s (vectores c

oncurrentes-*


10/30

!on lla

madas también

f uerzas angu

lares porque

actúan

sobr e

un


11/30

mismo

pu

nto

y

sus

dir e

cciones

f or man

un

ángulo.

=a

mbién se dice


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que sus

líneas de ac

ción se corta

n en un punto

comn

e. #uerza


13/30

s coline

ales* ;n sist

ema

de f uerza

s colineales

es aquel en e


14/30

l cual l

as f uerzas qu

e actan lo

acen en una m

isma direcció


15/30

n % sus

rectas de acc

ión pasan por

los mismos p

untos (en los


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gr" ico

s / y 9 la di

rección se pr

esenta con un

a línea puntu


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ada y re

presenta tamb

ién, en este

caso, a las r

ectas de acci


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ón de am

bas f uerzas).

f. Fuer zas

par a

lelas:

son

aq

uellas

f uer zas


19/30

cuyas

d

ir ecciones

(l

íneas

de

acci

ón)

son

par alelas,

pudiendo


20/30

aplicar

se

en

el

mism

o

sentido

o

e

n

sentido

con

tr ar io.

Si

a


21/30

n

en

el

mismo

sentido

,

la

r esultan

te

ser á

la

su

ma

de

ambas!


22/30

si

van

e

n

sentido

con

tr ar io

ser á

l

a

r esta

entr e

ellas.

g. Fuer zas


23/30

aplicad

as

sobr e

sóli

dos:

"l

ef ect

o

más

visible

de

las

f uer z


24/30

as

es

pr

oducir

def or m

aciones

en

lo

s

cuer pos,

per o

hay

cuer pos


25/30

que

no

se

def or man!

por

eso

dif er

enciamos

dos

tipos

de

sóli


26/30

dos:

def

or mables

e

in

def or mables

o

r í gidos.

Sometidos

a

una

f


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uer za,

l

os

sólidos

r í

gidos

pueden

r ealizar

dos

tipos

de

movim


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iento:

d

e tr aslación

o

de

r otación

,

según

el

pu

nto

donde

se


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aplique

la

f uer za.

77. ovimientos de traslación % de 0otacióna- El movimiento general de un cuerpo rígido es

una combinación de movimientos de traslación% de rotaciónb) ;n cuerpo reali#a movimiento de rotación

cuando uno de sus puntos describe unacircun"erencia o arcos de circun"erencia.

c) ;n cuerpo posee movimiento de traslacióncuando un determinado segmento de él adoptaposiciones paralelas

d) 3a =ierra, por ejemplo, posee dos movimientosel de traslación, alrededor del !ol, y el derotación, sobre su eje.

e) &ondición de Equilibrio0 3a suma algebraica detodas las "uer#as ("uer#as de traslación) y todos

los momentos de torsión ("uer#as de rotación)en relación con cualquier eje deben ser cero

7;. &ondiciones de equilibrio de Traslación % de rotación

Equilibrio de traslación0 un cuerpo est en equilibrio de traslación cuando la suma algebraica de las "uer#asaplicadas sobre él es igual a cero (


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un e!e, al igual que el momento de una "uer#a es latendencia a producir un cambio en el movimientorotacional.

2 ):#E0EA&:2 EAT0E BEATB > TB0CDE E' CDEE'TE T:B E' 60B)D&:)B 6B0 DA 620 )E #DE0?2' )E :FD2 2FA:TD) > 'EAT:)B' &BAT020:B' CDE

F:02A 20E)E)B0 )E DA EGE )E 0BT2&:BA

3a gran cantidad de aplicaciones del torque seencuentran en mucas erramientas comunes en elogar o la industria y en la recreación donde esnecesario girar, apretar, subir y bajar maniobrar elvolante de un auto abrir y cerrar el gri"o de agua oa"lojar dispositivos.

a fuerza aplicada debe estar concentrada y locali#ada sobre algn punto del eje y, dependiendo de ladistancia perpendicular generada entre la línea de acción de la "uer#a y el eje de rotación (conocido comobrazo de palanca), va a condicionar el par en mayor o menor magnitud, siendo mayor cuanto ms grande sea elbrazo de palanca.8r"icamente el problema es sencillo y vale la pena interpretarlo

.

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