Fuerzas en equilibrio ejemplos

Fuerzas en equilibrio ejemplos

indique las dos condiciones necesarias para el equilibrio de un cuerpo sobre el que actúan varias fuerzas

Todos los ejemplos de este capítulo son problemas planos. En consecuencia, usamos las condiciones de equilibrio en la forma de componentes de la ecuación 12.2.9 a la ecuación 12.2.11. En el ejemplo 12.1 introdujimos una estrategia de resolución de problemas para ilustrar el significado físico de las condiciones de equilibrio. Ahora generalizamos esta estrategia en una lista de pasos a seguir al resolver problemas de equilibrio estático para cuerpos rígidos extendidos. Procedemos en cinco pasos prácticos.

Tenga en cuenta que el establecimiento de un diagrama de cuerpo libre para un problema de equilibrio de cuerpo rígido es el componente más importante en el proceso de solución. Sin la configuración correcta y un diagrama correcto, no podrá escribir las condiciones correctas para el equilibrio. Observe también que un diagrama de cuerpo libre para un cuerpo rígido extendido que puede sufrir movimiento de rotación es diferente de un diagrama de cuerpo libre para un cuerpo que experimenta sólo movimiento de traslación (como vio en los capítulos sobre las leyes de movimiento de Newton). En la dinámica de traslación, un cuerpo se representa como su CM, donde todas las fuerzas sobre el cuerpo están unidas y no aparecen pares. Esto no es cierto en la dinámica rotacional, donde un cuerpo rígido extendido no puede ser representado por un solo punto. La razón de esto es que al analizar la rotación, debemos identificar los pares que actúan sobre el cuerpo, y el par depende tanto de la fuerza que actúa como de su brazo de palanca. En este caso, el diagrama de cuerpo libre para un cuerpo rígido extendido nos ayuda a identificar los pares externos.

fuerzas en equilibrio problemas y soluciones

Un objeto en reposo sobre una superficie y el correspondiente diagrama de cuerpo libre que muestra las fuerzas que actúan sobre el objeto. La fuerza normal N es igual, opuesta y colineal a la fuerza gravitatoria mg por lo que la fuerza y el momento netos son nulos. En consecuencia, el objeto se encuentra en un estado de equilibrio mecánico estático.

En la mecánica clásica, una partícula está en equilibrio mecánico si la fuerza neta sobre esa partícula es cero[1]: 39 Por extensión, un sistema físico formado por muchas partes está en equilibrio mecánico si la fuerza neta sobre cada una de sus partes individuales es cero[1]: 45-46[2].

Además de definir el equilibrio mecánico en términos de fuerza, hay muchas definiciones alternativas para el equilibrio mecánico que son todas equivalentes matemáticamente. En términos de momento, un sistema está en equilibrio si el momento de sus partes es constante. En términos de velocidad, el sistema está en equilibrio si la velocidad es constante. En un equilibrio mecánico rotacional, el momento angular del objeto se conserva y el par neto es cero[2]. De forma más general, en los sistemas conservativos, el equilibrio se establece en un punto del espacio de configuración en el que el gradiente de la energía potencial con respecto a las coordenadas generalizadas es cero.

fórmula de la fuerza de equilibrio

Consideramos el equilibrio de un objeto como una barra horizontal. En el laboratorio será una barra de metro. Equilibrio significa que no tiene traslación (movimiento en el que todos los puntos del cuerpo se mueven con la misma velocidad vectorial) ni rotación. Podemos definir la rotación eligiendo cualquier punto del cuerpo, llamando a ese punto «eje» y considerando la rotación alrededor de ese eje.

Sólo consideramos las fuerzas que actúan hacia arriba o hacia abajo. La distancia desde el punto donde actúa la fuerza hasta el eje se denomina brazo de momento, d1 y d2 en el diagrama. El producto de la fuerza por el brazo de momento se llama par (también llamado momento), y se representa con la letra griega tau: t.

El par también tiene un signo: Es positivo (por convención) si tiende a girar el objeto en sentido contrario a las agujas del reloj alrededor del eje. Es negativo si tiende a girar el objeto en el sentido de las agujas del reloj alrededor del eje. En el diagrama, el par debido a F2 es positivo y el par debido a F1 es negativo. Las propias fuerzas tienen signo. Podemos considerar que las fuerzas son positivas si se dirigen hacia arriba, y negativas hacia abajo.

fuerzas en equilibrio problemas y soluciones pdf

Los diagramas de cuerpo libre son esquemáticos, esto significa que no son dibujos reales, sino que simplemente representan una situación física. El objeto se dibuja como una caja o un punto, y las flechas de fuerza se dibujan desde el borde del objeto. Las flechas de fuerza deben dibujarse a escala y apuntar en la dirección correcta. También es útil etiquetar las flechas para saber qué es lo que produce la fuerza. (En clase suelo dibujar la fuerza desde el punto donde actúa para ayudarnos a visualizar mejor la situación).

Si el diagrama de cuerpo libre se ha dibujado con precisión, puede servir para resolver una serie de problemas, como resolver las fuerzas en componentes, ver si un sistema está en equilibrio, encontrar el valor de fuerzas desconocidas e incluso identificar las fuerzas que faltan.

Cuando dos fuerzas actúan sobre un objeto y éste está inmóvil o se mueve a velocidad constante, las fuerzas están en equilibrio. Si las fuerzas no se anulan, sino que tienen una resultante, el cuerpo se acelerará.

Cuando sólo hay dos fuerzas que actúan sobre un cuerpo, sólo pueden estar en equilibrio si actúan en paralelo, como en el ejemplo anterior de la caja en el suelo. En situaciones en las que un objeto está en movimiento y las fuerzas están en equilibrio, como un coche que viaja a una velocidad constante, el motor del coche producirá una fuerza motriz para superar las fuerzas de resistencia, como la resistencia del aire, la resistencia a la rodadura, etc.

Entradas relacionadas

Esta web utiliza cookies propias para su correcto funcionamiento. Al hacer clic en el botón Aceptar, acepta el uso de estas tecnologías y el procesamiento de tus datos para estos propósitos. Más información
Privacidad