EQUILIBRIO DE FUERZAS COPLANARES NO CONCURRENTES Se define el torque τ de una fuerza F que actúa sobre algún punto del cuerpo rígido, en una posición r respecto de cualquier origen O, por el que puede pasar un eje sobre el cual se produce la rotación del cuerpo rígido, al producto vectorial entre la posición r y la fuerza aplicada F, por la siguiente expresión:
RESUMEN: en el desarrollo de esta práctica se experimentaron y analizaron tres diferentes equilibrios de fuerzas coplanarias no concurrentes, además para cada experimento se realizó el diagrama de fuerzas del sistema, con base en estos datos se calcularon las diferentes incógnitas pedidas, por último se resolvieron las preguntas de la guía. Palabras Claves—centro de masa, torque, fuerzas externas.
2.3 FUERZAS EXTERNAS
1 INTRODUCCIÓN
Representan la acción que ejercen otros cuerpos sobre los cuerpos rígidos, son las responsables del comportamiento externo del cuerpo rígido, causarán que se mueva o aseguraran su reposo. Se puede concluir que cada una de las fuerzas externas que actúan sobre un cuerpo rígido puede ocasionar un movimiento de traslación, rotación o ambas siempre y cuando dichas fuerzas no encuentren ninguna oposición.
Se iniciará dando una breve definición de los conceptos nuevos, necesarios para comprender mejor esta práctica. A partir de esto se realizarán los cálculos correspondientes para cada procedimiento.
2 MARCO TEORICO
3 METODO EXPERIMENTAL 2.1 CENTRO DE MASA
Materiales: Para el desarrollo de esta práctica fue necesario un marco metálico, juego de pesas, porta pesas, trozos de piola, pescante metálico, aparato de descomposición de fuerzas, poleas con vástagos, nivel de burbuja, regla graduada de madera, apoyos, collar.
Es la posición geométrica de un cuerpo rígido donde se puede considerar concentrada toda su masa, corresponde a la posición promedio de todas las partículas de masa que forman el cuerpo rígido. El centro de masa de cualquier objeto simétrico homogéneo, se ubica sobre un eje de simetría. Cuando se estudia el movimiento de un cuerpo rígido se puede considerar la fuerza neta aplicada en el centro de masa y analizar el movimiento del centro de masa como si fuera una partícula. Cuando la fuerza es el peso, entonces se considera aplicado en el centro de gravedad. Para casi todos los cuerpos cerca de la superficie terrestre, el centro de masa es equivalente al centro de gravedad, ya que aquí la gravedad es prácticamente constante, esto es, si g es constante en toda la masa, el centro de gravedad coincide con el centro de masa.
El laboratorio consistió en el desarrollo de tres procedimientos. Para comenzar se montó el primer sistema como lo indica la guía, se utilizó trozos de piola, el pescante, el juego de pesas y el porta pesas. Con el sistema ya armado en el que el pescante está desnivelado pero sin pesas, el trabajo consistió en agregar pesas para que el pescante quedara horizontal verificando esto con el nivel de burbuja. En el segundo procedimiento, con el sistema ya montado utilizando los mismos materiales del procedimiento anterior, se procedió a colocar pesas, pero esta vez buscando que fuera el cable que quedara nivelado, igualmente se verificó con el nivel de burbuja. El desarrollo del último procedimiento se utilizó el aparato de descomposición de fuerzas, las poleas, los porta pesas y pesas; este sistema tuvo un mayor grado de complejidad, ya que para la nivelación del sistema era necesario ubicar pesos para cuatro puntos diferentes. Después de tener el sistema nivelado se procedió a recopilar los datos obtenidos. Finalmente se realizó el diagrama de cuerpo libre, el cálculo de los ángulos, la tensión de los cables y la reacción en el apoyo para todos los sistemas.
2.2 TORQUE Cuando se aplica una fuerza en algún punto de un cuerpo rígido, el cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotación en torno a algún eje. La propiedad de la fuerza para hacer girar al cuerpo se mide con una magnitud física que llamamos torque o momento de la fuerza. Se prefiere usar el nombre torque y no momento, porque este último se emplea para referirnos al momento lineal al momento angular o al momento de inercia, que son todas magnitudes físicas diferentes para las cuales se usa el mismo término. 1
4 RESULTADOS Los resultados se anexan en la última parte del informe.
5 DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Para el desarrollo de los procedimientos fue necesario aplicar la teoría de sumatoria de torques y de fuerzas, que para un cuerpo en equilibrio debe ser cero. Al desarrollar el procedimiento uno y dos se presentaba la incógnita de la tensión buscada que fue posible encontrarla despejándola en la sumatoria de torques. Otro aspecto importante en el desarrollo de los tres procedimientos fue que los sistemas estuvieran realmente en equilibrio, para que así los cálculos realizados fueran correctos.
El sistema debe estar bien montado para que los resultados sean correctos, de lo contrario los resultados serán erróneos. Para que un sistema esté en equilibrio la sumatoria de torques y fuerzas debe ser igual cero. La ubicación del punto de torque influye directamente en los cálculos y los resultados que se vayan a realizar y obtener. Se concluye que la precisión del material utilizado es muy importante a la hora de tomar los datos para que al realizar los cálculos los datos sean exactos.
7 BIBLIOGRAFIA La consulta de las páginas web referidas en la bibliografía se realizó el 04/04/14
Con respecto a las preguntas es fundamental conocer la teoría del momento de fuerza y todas sus ecuaciones, de igual forma realizar el diagrama de cuerpo libre, el cual brinda ayuda en la comprensión del sistema para los futuros cálculos. Por ultimo queda a comparar los resultados obtenidos con los verdaderos valores de estos.
6 CONCLUSIONES
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Inzunza, Juan. Capítulo 6: Torque y equilibrio de cuerpo rígido. Física. Departamento de Geofísica, Universidad de Concepción. [http://www2.udec.cl/~jinzunza/fisica/cap6.pdf] Duran Peña, David Arturo. Capítulo 4: Fuerza y momento, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de las Américas Puebla. [http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/document os/lic/duran_p_da/capitulo4.pdf]
