¡Descarga CONDICIONES DE EQUILIBRIO y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Física solo en Docsity! CONDICIONES DE EQUILIBRIO ¿Cuándo un cuerpo se encuentra en equilibrio? Se dice que un cuerpo está en equilibrio mecánico cuando está en equilibrio de traslación y rotación. La condición para que un cuerpo se encuentre en equilibrio de traslación está fundamentada en la segunda Ley de Newton y para el equilibrio de rotación, en un concepto llamado el momento de una fuerza. ✓ EQUILIBRIO DE TRASLACIÓN Se dice que un cuerpo está en equilibrio de traslación cuando se encuentra en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, es decir con velocidad constante. V = 0 (reposo) V = cte (movimiento) Primera Condición de Equilibrio Establece que, si sobre un cuerpo la fuerza resultante es nula, se garantiza que este cuerpo se encuentra en equilibrio de traslación es decir en reposo o con MRU. (Sumatoria de fuerzas igual a 0) Eso significa que: En consecuencia: - Las fuerzas ubicadas a la derecha del cuerpo deben sumar lo mismo que las de la izquierda. - Las fuerzas ubicadas arriba deben sumar lo mismo que las de abajo. EJEMPLOS: 1. Del gráfico, halla “F” 7 N 10 N F 18 N 5 N Sabemos que: ∑F ( ) = ∑F ( ) Reemplazando tenemos: ∑F = 0 10 N + F + 5 N – 7 N – 18 N = 0 F + 15 N – 25 N = 0 F – 10 N = 0 F = 10 N. 2. Del gráfico, halla “T” T 6 N 14 N 27 N Sabemos que: ∑F ( ) = ∑F ( ) Reemplazando tenemos: ∑F = 0 T + 6 N + 14 N – 27 N = 0 T + 20 N – 27 N = 0 T– 7 N = 0 T = 7 N. ✓ EQUILIBRIO DE ROTACIÓN Momento de una Fuerza (M) Es una magnitud vectorial que mide la rotación de un cuerpo con respecto a un punto O, debido a la aplicación de una fuerza. La fórmula para calcular el Momento de una fuerza (M) es: Como el momento de una fuerza es una magnitud vectorial, es necesario adoptar una convención de signos para indicar el sentido de la tendencia a la rotación. El brazo de palanca es la distancia perpendicular del centro del giro a la línea de acción de la fuerza. Los momentos que producen giros horarios son negativos y los que producen giros antihorarios son positivos. Segunda condición de equilibrio Para que un cuerpo rígido se encuentre en equilibrio de rotación, la suma de momentos de las fuerzas que actúan sobre él debe ser nula. Mo F = 0 Ejemplo 1: En la siguiente situación hallar el momento de las fuerzas respecto al eje de giro. Mo F = F x b Donde: M : torque en N.M F : fuerza en N b : brazo de palanca en m O : eje de rotación m m - El momento del chico A respecto a “o” es positivo e igual a: MA(o) = + (200N) x (0.50m) = +100 Nm - El momento de la chica B respecto a “o” es negativo e igual a: MB(o) = - (100N) x (1m) = -100 Nm Ejemplo 2: Calcula el momento resultante que actúa sobre la barra AB, considerando que el eje está ubicado en el punto A (la barra no pesa). (MR)A = (Mo F)A (Mo R)A = F1 . b1 – F2 . b2 + F3 . b3 (Mo R)A = 10 N . 3 m – 8 N . 7 m + 5 N . 12 m (Mo R)A = 30 Nm – 56 Nm + 60 Nm (Mo R)A = +34 Nm FUERZA DE ROZAMIENTO O FRICCIÓN (fr) Cuando un cuerpo se pone en contacto con otro y se desliza o intenta resbalar respecto a él, se generan fuerzas de oposición a estos movimientos, a los que llamamos fuerzas de fricción o de rozamiento. Coeficiente de rozamiento ().- Es la relación existente entre la fuerza de rozamiento y la reacción perpendicular llamada normal. = 𝐹 𝑁 F = . N Tipos de rozamiento. A. Rozamiento Estático (fe).- Aparece cuando los cuerpos en contacto no deslizan. Adquiere su valor máximo cuando el cuerpo en contacto está a punto de moverse. pero sin conseguirlo (movimiento inminente). Donde: fe = Fuerza de rozamiento estático e = Coeficiente de rozamiento N = Fuerza normal B. Rozamiento Cinético (fc).- Se presenta cuando las superficies en contacto se deslizan una respecto a la otra. Su valor es prácticamente constante. Donde: fc = fuerza de rozamiento cinético c = Coeficiente de rozamiento N = Fuerza normal Ejemplo 1.- Para que una caja de madera de m = 120 kg apoyada sobre el suelo comienza a moverse, necesita una fuerza F = 500 N. Calcula el coeficiente de rozamiento estático entre la caja y el suelo. Considerar g = 10 m/s2. N (Fuerza Normal) es igual al Peso (W) y el peso W = m . g. N = 120 kg . 10 m/s2 N = 1200 N µ = 500 N 1200 N µ = 0,41 Ejemplo 2: Si el bloque pesa 10 N, ¿Cuál es el módulo de la fuerza F necesaria para que no resbale el bloque? fe = W fe = 10 N N = 𝑓𝑒 10 0.25 N = 40 N Si N = F y N = 40 N F = 40 N fe = e. N fc = c. N
