Fuerzas en equilibrio

Fuerzas en equilibrio

Experimento sobre el equilibrio de tres fuerzas representadas por pesas que se encuentran suspendidas de tres cuerdas unidas. Dos de las cuerdas pasan sobre poleas. Las tres fuerzas que actúan sobre el nudo están en equilibrio.

Materiales

• 2 soportes (ilustrados en la figura 1)
• 2 carretes
• 1 soporte Transportador (ilustrado en la figura 2)
• 1 transportador de 360°
• 3 bolsas
• Hilo
• 1 balanza
• arena

Propósito

Con este experimento se pretende comprobar de manera experimental el carácter vectorial de las fuerzas, así como comprender el concepto de fuerza y las condiciones de equilibrio.

Explicación científica

Para este experimento es necesario conocer algunos conceptos básicos, como el de vector, como se suman entre si y como se relacionan con otro vector, para obtener así un equilibrio entre ellos. Estos conceptos nos ayudarán a comprender mucho mejor este experimento y los conceptos tomados en clase.

Para iniciar, un vector es una magnitud física que se caracteriza por tener valor, dirección y en algunos casos sentido. Un vector puede ser representado en coordenadas polares o cartesianas. Las coordenadas polares se escriben con su valor y ángulo, el cual le da la dirección al vector y las coordenadas cartesianas en un punto se escriben con el valor de la distancia de lado (Eje Y) y la distancia vertical (Eje X)

También se debe conocer el concepto de fuerza, el cual corresponde a todo lo que sea capaz de modificar el estado de reposo o movimiento de un cuerpo. La fuerza está representada por la siguiente expresión matemática:

[pic 1]

Cuando los cuerpos son afectados por ciertas fuerzas, estas pueden combinarse de modo que formen una fuerza resultante, esto se le conoce como principio de superposición. La fuerza resultante es el resultado de la suma de las fuerzas que hay en el sistema y para poder llegar a un equilibrio en el sistema, la suma de todas las fuerzas o la fuerza resultante debe ser 0; situación que se pretende demostrar con el presente experimento.

Procedimiento:

Realiza el montaje. Primero cuelga idénticos pesos en cada uno de los laterales y en el centro la suma de ambos.

Medir ángulos. Tomar el soporte radio y medir los ángulos que forman las cuerdas.

Ilustrar: Trasladar a escala el valor de cada pesa en una hoja milimétrica (por ejemplo: si 50 g son 1 cm, 250 g serán 5 cm.

Experimentar: añadir más peso (arena) en las bolsas de cada una de las tres posiciones hasta que cada miembro del grupo pueda comprobar que se cumple el fundamento.

Notas: antes de añadir más peso, se deberá primero pesar en la balanza.

Ilustraciones:[pic 2][pic 3]

[pic 4]