LABORATORIO # 8 EQUILIBRIO DE TORQUES
Mayra Alejandra Amaya Sanclemente (114503), Jackelin Alexandra Hurtado Andrade (115030), (115030), Anyi Paola Ocampo (115046), Johan Alirio Valderrama Valderrama (115069), RESUMEN La práctica procura demostrar el equilibrio en un sistema con masas de cuerpos diferentes, exactamente 4, hallando las magnitudes como el Torque, Fuerza y el radio, para poder así demostrar que la suma de todas las fuerzas y la de todos los torques debe ser igual a cero.
INTRODUCCIÓN Cuando se aplica una fuerza en algún momento de un cuerpo rígido, dicho cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotación en torno a algún eje. Ahora bien, la propiedad de la fuerza aplicada hace girar al cuerpo se mide con una magnitud física que se define como Torque o momento de fuerza. Entonces, se llama Torque o momento de fuerza a la capacidad de dicha fuerza para producir un giro o rotación alrededor de un punto.
MARCO TEÓRICO
de aplicación de la fuerza hasta el eje de giro. La fórmula es:
M = F*d Donde M es momento o torque, F es fuerza aplicada y d distancia de giro.
Conceptos acerca de Torque:
Momento de Fuerza: en mecánica Newtoniana se denomina momento de fuerza (respecto a un momento dado) a una magnitud vectorial, obtenida como producto vectorial del vector de posición del punto de aplicación de la fuerza (con respecto al punto al cual se toma el momento) por el vector fuerza, en ese orden. También se denomina momento dinámico o sencillamente momento. El momento de una fuerza es, matemáticamente, igual al producto de la intensidad de la fuerza por la distancia desde el punto
Par de fuerzas: es un sistema formado por dos fuerzas paralelas entre sí, de la misma intensidad o modulo, pero de sentidos contrarios. Fuerza: es una magnitud vectorial que mide la intensidad del intercambio del momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según, definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de materiales. Brazo de palanca: distancia perpendicular de acción de la fuerza al eje de rotación. Eje de rotación: un punto elegido alrededor del cual las fuerzas tienden a causar rotación. Una vez que el eje es elegido, la suma de los torques alrededor del eje será cero para el equilibrio tradicional.
Equilibrio rotacional: se dice que un objeto está en equilibrio rotacional cuando la suma de todos los torque (o momentos) alrededor de cualquier eje elegido es cero. Fuerzas no concurrentes: fuerzas que no tienen un punto de intersección o aplicación común.
MARCO EXPERIMENTAL Materiales:
Objetos de diferentes pesos.
2.
En cada lado se deben colocar dos cuerdas, para un total de cuatro, esto para darle un determinado peso al sistema mediante las cuerdas.
3.
A cada una de las cuatro cuerdas hay que colocar objetos de diferentes pesos y cuadrarlos hasta que el sistema esté en total equilibrio.
4. Proceder a tomar los datos, tales como las distancias a cada cuerda, las masar de las diferentes pesas. 5. Con ayuda de las ecuaciones, determinar las magnitudes como el Torque y la fuerza. r2
F1
F2’
F2
F1’
Soporte metálico Regla métrica
ANÁLISIS DE RESULTADOS Las masas usadas para equilibrar el sistema fueron: M1=0,1kg, M1’=0,1kg; M2= 0,05, M2’ =0,05
Tabla 1: Datos para el equilibrio del sistema
Procedimiento: El propósito de la práctica es establecer el equilibrio de un sistema mediante cuerdas con diferentes pesos aleatorios. 1. Colocar un trozo de madera, una tabla más precisamente, sobre un soporte metálico (la madera debe estar perforada a la mitad, ya que ahí colgará el soporte).
M1(kg)
M1’(kg)
F(N)
F’(N)
r
r’
T
T’
∑T
0,1
0,1
0,98
0,98
0,34
0,38
0,33
0,37
0,70
M2(kg)
M2’(kg)
F(N)
F’(N)
r
r’
T
T’
∑T
0,05
0,05
0,49
0,49
0,15
0,015
0,073
0,007
0,080
Ecuaciones para el cálculo del Torque y la Fuerza: T= r*F* SenΘ, Sí Θ= 90° => T= r*F
r’*F’ F= M*Gravedad (9,8m/s2) T’=
que el Julio es una unidad conceptualmente de trabajo y energía. El torque es el producto de una fuerza y su brazo palanca (distancia perpendicular de la línea de acción de la fuerza al eje de rotación).
Unidades: Las masas (M) están proveídas en kilogramos. Las fuerzas están dadas en Newton. Las distancias o “r” están provistas en metros. El Torque (T) se expresa en Newtonmetro (N-m). Si bien el N-m parece equivaler al julio (J), no se utiliza esta unidad para medir momentos o Torque, dado que el Julio es una unidad conceptualmente de trabajo y energía. En la práctica, se procedió a colocar el sistema en equilibrio por segunda vez, como parte del procedimiento y de las indicaciones hechas por el profesor. Las masas usadas para el segundo equilibrio fueron: M1= 0,04kg, M1’= 0,05kg, M2= 0,05, M2’=0,02kg
Tabla 2: Datos para el segundo equilibrio del sistema M1(kg)
M1’(kg)
F(N)
F’(N)
r
r’
T
T’
∑T
0,04
0,05
0,392
0,49
0,40
0,43
0,156
0,210
0,366
M2(kg)
M2’(kg)
F(N)
F’(N)
r
r’
T
T’
∑T
0,05
0,02
0,49
0,19
0,20
0,23
0,098
0,043
0,1417
Se comprueba que no es necesario seguir un patrón en los pesos o en las distancias para obtener el equilibrio del sistema, basta con poner magnitudes arbitrarias.
Un cuerpo está en equilibrio de traslación si la resultante de todas las fuerzas es igual a cero. Un cuerpo está en equilibrio rotacional si la suma de los momentos de fuerza o torques de las fuerzas que actúan sobre él respecto a cualquier punto es cero
BIBLIOGRAFÍA Torque o momento de fuerza. Disponible en: http://www.profesorenlinea.cl/fisica/ Fuerzas_Torque_momento.html Torque y Equilibrio de cuerpo rígido. Disponible en: http://es.slideshare.net/aaprfull199 2/torque-y-equilibrio-de-cuerporgido Torque y Equilibrio rotacional. Disponible en: http://www.infinitumpage.mx/TMK5 555350047/EquilibrioRotacional.ht m Momento de fuerza. Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Momen to_de_fuerza Torque y las condiciones de equilibrio. Disponible en: http://blogdefisica72.blogspot.com. co/2013/09/cuando-se-aplica-unafuerza-en-algun.html
S on las mis mas ecuaciones que para la tabla anterior.
CONCLUSIONES
El Torque parece equivaler a Julios, precisamente porque su unidad es N/m, pero para momento de fuerza no se utiliza, puesto
