UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

NDICEResumen1Antecedentes Experimentales2Fundamento Terico3Parte experimentalMateriales y equipos5Procedimiento6Resultados7Discusin de resultados8Conclusiones9Sugerencias1Bibliografa12

1. Resumen

2. Antecedentes experimentales

3. Fundamento tericoFuerzaFuerzaes unamagnitudvectorial que mide la intensidad del intercambio demomento linealentre dospartculasosistemas de partculas. Segn una definicin clsica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales.En elSistema Internacional de Unidades, launidad de medidade fuerza es elnewtonque se representa con el smbolo:N(1)Si la masa permanece constante, se puede escribir:(2)Ley de Hooke

La cantidad de estiramiento o de compresin (cambio de longitud), es directamente proporcional a la fuerza aplicada.Un claro ejemplo se puede evidenciar en la figura 01.

(3)

Fig. 01 Sistema masa resorte.PRIMERA LEY DE NEWTONLa primera ley de Newton, conocida tambin como Ley de inercia, nos dice que si sobre un cuerpo no acta ningn otro, este permanecer indefinidamente movindose en lnea recta con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero).Como sabemos, el movimiento es relativo, es decir, depende de cual sea el observador que describa el movimiento. As, para un pasajero de un tren, el interventor viene caminando lentamente por el pasillo del tren, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andn de una estacin, el interventor se est moviendo a una gran velocidad. Se necesita, por tanto, unsistema de referenciaal cual referir el movimiento. La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos comoSistemas de referencia inerciales, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no acta ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.SEGUNDA LEY DE NEWTON (PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA DINMICA)La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice quela fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleracin que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es lamasa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relacin de la siguiente manera:F = m a (4)Tanto la fuerza como la aceleracin son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, adems de un valor, una direccin y un sentido. De esta manera, la Segunda ley de Newton debe expresarse como:F= maLa unidad de fuerza en elSistema Internacionales elNewtony se representa porN. UnNewtones la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo deun kilogramo de masapara que adquiera una aceleracin de1 m/s2, o sea,1 N = 1 Kg 1 m/s2TERCERA LEY DE NEWTONTal como comentamos en al principio de laSegunda ley de Newtonlas fuerzas son el resultado de la accin de unos cuerpos sobre otros.Latercera ley, tambin conocida comoPrincipio de accin y reaccinnos dice quesi un cuerpo A ejerce una accin sobre otro cuerpo B, ste realiza sobre A otra accin igual y de sentido contrario.Esto es algo que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones. Por ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para impulsarnos. La reaccin del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba.Cuando estamos en una piscina y empujamos a alguien, nosotros tambien nos movemos en sentido contrario. Esto se debe a la reaccin que la otra persona hace sobre nosotros,aunque no haga el intento de empujarnos a nosotros.Hay que destacar que, aunque los pares de accin y reaccin tenga el mismo valor y sentidos contrarios,no se anulanentre si, puesto queactuan sobre cuerpos distintos.DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE

Un diagrama de cuerpo libre (DCL) es un diagrama vectorial que describe todas las fuerzas que actan sobre un cuerpo u objeto en particular*.Consiste en colocar la partcula en el origen de un plano de coordenadas, y representar a las fuerzas que actan sobre ella por medio de los vectores correspondientes, todos concurrentes en el origen.La mayor aplicacin de los DCL es visualizar mejor el sistema de fuerzas que actan sobre un cuerpo; adems, se identifican mejor las fuerzas pares, como la de accin - reaccin y las componentes de las fuerzas.Si en un sistema existen dos o ms cuerpos de inters, stos se deben separar y cada uno tiene un DCL propio con sus respectivas fuerzas actuando.Ejemplo. Construya el DCL para el siguiente sistema:

Fig. 02 Sistema en equilibrio esttico.La partcula de inters para ste caso es el bloque de masa m, pero para el caso, las fuerzas concurren en un mismo punto, el nodo que une las tres cuerdas de la figura.Entonces, el origen de coordenadas se situar en se punto.Las fuerzas que actan son: la tensin de la cuerda A (Ta), la tensin de la cuerda B (Tb) y el peso w del bloque de masa m.

Fig.03 diagrama de cuerpo libre.En algunos casos, es conveniente girar el eje de coordenadas.Esto normalmente se hace cuando la partcula tiene un movimiento sobre una superficie inclinada, y se facilita el clculo de las componentes si los ejes tienen la misma direccin de la superficie.TORQUESe denominamomento de una fuerza a la magnitud vectorial obtenida como producto vectorial del vector de posicin del punto de aplicacin de la fuerza (con respecto al punto al cual se toma el momento) por el vector fuerza, en ese orden. Tambin se denominamomento dinmicoo sencillamentemomento.Ocasionalmente recibe el nombre detorquea partir del trmino ingls (torque), derivado a su vez del latntorquere(retorcer).

MOMENTO DE UNA FUERZA

El momento de una fuerzaaplicada en un punto P con respecto de un punto O viene dado por elproducto vectorialdel vectorpor el vectorfuerza; esto es,

Dondees el vector que va desde O a P. Por la propia definicin delproducto vectorial, el momentoes un vector perpendicular al plano determinado por los vectoresy.El trminomomentose aplica a otras magnitudes vectoriales como el momento lineal ocantidad de movimiento, y elmomento angularo cintico,, definido como(5)El momento de fuerza conduce a los conceptos depar,par de fuerzas,par motor, etc.

Fig.04 Momento o torque de una fuerza

CONDICIONES DE EQUILIBRIOLas condiciones para que un cuerpo rgido se encuentre en equilibrio son:Primera Condicin de Equilibrio: (Equilibrio de traslacin)" La suma vectorial de todas las fuerzas que actan sobre el slido es igual a cero" . Esto ocurre cuando el cuerpo no se traslada o cuando se mueve a velocidad constante; es decir cuando la aceleracin lineal del centro de masa es cero al ser observado desde un sistema de referencia inercial.

(6)SEGUNDA CONDICIN DE EQUILIBRIO(Equilibrio de rotacin) La suma vectorial de todos los torques o momentos de las fuerzas que actan sobre el cuerpo, relativos a cualquier punto dado, sea cero" . Esto ocurre cuando la aceleracin angular alrededor de cualquier eje es igual a cero.(7)4. Parte experimental1) Materiales y equipos Una regla de un metro milimetradaFig.05 Soportes universalesFig.05 Nueces de laboratorio Fig.05 Cuatro resortesFig.05 Una platina metlica con agujerosFig.05 Varillas de diferentes tamaosFig.05 Pesas variadas en masaFig.05 Un listn de maderaFig.05

Fig.05 Regla de un metro

Fig.05 Regla de un metro Fig.05 Regla de un metro

Fig.05 Regla de un metro

Fig.05 Regla de un metro Fig.05 Regla de un metro

Fig.05 Regla de un metro

Fig.05 Regla de un metro

Fig.05 Regla de un metroFig.05 Regla de un metro

2) Procedimiento1. Calibracin del resorte

1.1Colocar entre los dos soportes de metal una varilla de metal que conecte a ambos soportes y ajustar bien.

1.2.Pesar los bloques de metal que se usaran para la calibracin del resorte.

1.3.Calibrar con el nivel de burbuja y los soportes, la posicin horizontal de la barra de metal.

1.4.Colocar los resortes suspendidos por un extremo a la barra de metal y medir su longitud natural.

1.5.Luego colocar un peso en el extremo libre del resorte y medir la elongacin que este ha sufrido.

1.6.Hacer lo mismo con los otros dos pesos restantes y con el otro resorte.

2. Armado del equipo

2.1.Nivelar nuevamente la varilla de metal a fin de que su posicin sea horizontal.

2.2.Colocar los resortes en la varilla de metal que une los soportes de metal.

2.3.En los extremos libres de los resortes se unir la varilla de metal ms grande en los agujeros que esta posee y dejarla suspendida por accin de los resortes que sostendrn todo su peso deformndose cada uno.

5. Resultados1. Calibracin de los resortesa. Resorte grande A

b. Resorte grande B

c. Resorte pequeo A

d. Resorte pequeo B

2. Calibracin de los resortesa. Experimento 1

Fig.05 Regla de un metro

b. Experimento 2

Fig.05 Regla de un metro6. Discusin de resultados

7. Conclusiones

8. Sugerencias

9. Bibliografa Hibbeler,R.C. (2010).Ingeniera Mecnica-Esttica(en espaol). Pearson Education.ISBN:978-607-442-561-1.

Recuperado dehttp://www.aulafacil.com/cursos/l10336/ciencia/fisica/fisica-general-ii/diagramas-de-cuerpo-libre-i

FSICA I 17