COLEGIO DE BACHILLERES Plantel No. _______

Asignatura: Ingeniería Física I Semestre 2018-B

Alumno (a): ______________________________________________ Grupo: ____________

Profesor: _______________________________ Fecha: ___________ Calificación:_________

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 2. EQUILIBRIO DE UN CUERPO RÍGIDO.

I. PROPÓSITO- Comprender el comportamiento de las Fuerzas concurrentes y las Fuerzas paralelas.- Establecer las condiciones necesarias para que un sistema se encuentre en equilibrio.- Primera condición de equilibrio.- Segunda condición de equilibrio

II. EQUIPOS Y MATERIALES- Soportes universales- Poleas- Juego de pesas- Regla patrón (con orificios)- Cuerda- Pesas- Dinamómetros- Balanza- Tablero- Transportador- Escuadras- Balanza Aritmética

III. FUNDAMENTO TEÓRICOLas condiciones para que un cuerpo se encuentre en reposo son:a) EQUILIBRIO DE TRASLACIÓN“La suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre el sólido es igual a cero”.

Esto ocurre cuando el cuerpo no se traslada o cuando se mueve a velocidad constante.

b) EQUILIBRIO DE ROTACIÓN“La suma de momentos de Fuerzas o torques respecto a algún punto es igual a cero”. Esto ocurre cuando la aceleración angular alrededor de cualquier eje es igual a cero.

Para que se cumpla esta segunda condición se deben realizar los siguientes pasos:1. Se identifican todas las fuerzas aplicadas al cuerpo.2. Se escoge un punto respecto al cual se analizará el torque.3. Se encuentran los torques para el punto escogido.4. Se realiza la suma de torques y se iguala a cero.

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Tenga en cuenta esta formulación, se refiere sólo al caso en que las fuerzas y las distancias estén sobre un mismo plano. Es decir, este no es un problema tridimensional. La suma de los torques respecto a cualquier punto, dentro o fuera del cuerpo debe de ser igual a cero.Ejemplos:La Figura No. 1 se muestra una viga (cuerpo r), donde la Fuerza total sobre ésta es cero. Pero el torque resultante respecto a su centro es diferente de cero, cuyo módulo es igual a 2Fd, donde d es la distancia desde el punto de aplicación a las fuerzas F y –F, al centro de la viga. En este caso la viga tendrá una tendencia al giro en sentido contrario a las manecillas del reloj.

Figura No. 1

En la figura No. 2 la Fuerza total es 2Fy el torque respecto a su centro es cero. Por lo tanto existe un equilibrio de rotación, pero no de traslación. En este caso la viga asciende verticalmente sin rotar.

Figura No. 2

IV. PROCEDIMIENTO1. Arme el sistema de la Figura No. 3. Suspenda en los extremos de la cuerda pesos diferentes F1, F2 y

en el centro un peso W. Deje que el sistema se estabilice.

Figura No. 3 Sistema de fuerzas en equilibrio

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:EQUILIBRIO DE TRASLACIÓN:a).- Monte un dispositivo como el indicado en la Figura No. 4, procurando que la argolla siempre esté situada a la mitad de la distancia entre las poleas.b).- Coloque una pesa de 10 N en la parte central sobre la argolla, del Sistema de Fuerzas F1 y F2 hasta que los hilos de la argolla que pasan a través de las dos poleas y formen un ángulo de 900. Anota las lecturas de los dinamómetros 1 y 2 y de los ángulos en la tabla de resultados No. 1c).- El procedimiento sugerido puede realizarse empleando un “Tablero de Fuerzas”, aplicando fuerzas que pueden ser medidas con los dinamómetros 1 y 2.d).- Las fuerzas aplicada sobre la argolla, se transmiten por los hilos y reciben el nombre de Tensiones. El sistema de Fuerzas es Concurrente.

Tabla de resultados No. 1

Observaciones Ángulo α Ángulo β Ángulo Ø Lectura en dinamómetro

F1

Lectura en dinamómetr

o F2

Lectura en dinamómetro

F390 0 450 450 10 N

EQUILIBRIO DE ROTACIÓN:a).- Arma un dispositivo como el indicado en la Figura No. 5b).- Aplicar fuerzas diferentes por medio de pesas de diferentes valores, colocados a diferentes distancias del eje de giro, de tal manera que la balanza se mantenga en equilibrio. Anota los valores en la Tabla No. 2.c).- Se puede mostrar una rotación nula, al aplicar fuerzas iguales en cada extremo de la balanza.d).- Si sólo actúa una fuerza aplicada en uno de los extremos de la balanza aritmética, ésta realizará un giro.

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Tabla de resultados No. 2

Observaciones F1 (N) d1 (cm) M1=(F1)(d1) F2 (N) d2 (cm) M2= (F2)(d2)5N 20cm 10 N 10

10 N 10 cm 20 N 520N 10 cm 10 N 20

V. CUESTIONARIO:

1. ¿Qué diferencias hay entre la fuerza resultante y fuerza equilibrante?2. Encuentre teóricamente el valor de las fuerzas F1 y F2 para cada caso, por el método vectorial de descomposición rectangular. 3. Mida los ángulos α, β y Ø para encontrar el valor de F1 y F2.4. Verifique que el ángulo α entre las cuerdas en los sea de 90°.5. Encuentra experimentalmente el valor de las distancias X1 y X2 para que la balanza permanezca en equilibrio.6. Encuentra teóricamente los valores de d1, d2, M1 y M2 empleando el modelo matemático de la Segunda condición de equilibrio.

VI. CONCLUSIONES.De acuerdo a la actividad experimental desarrollada explica el significado de la Primera y Segunda condición de equilibrio de un cuerpo rígido.

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