laboratorio de fisica estàtica - Universidad Pontificia Bolivariana

LABORATORIO DE ESTÁTICA
PRACTICA No.4
EQUILIBRIO TRIDIMENSIONAL DEL CUERPO
RÍGIDO
NUMERO GRUPO: ________FECHA: ________________HORA_________________
DIA DE REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA: ______________________________
INTEGRANTES:
APELLIDOS
NOMBRES
ID
UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA
ESCUELA DE INGENIERÍAS
CENTRO DE CIENCIA BÁSICA
1. OBJETIVO
Realizar el análisis físico para el equilibrio de un cuerpo rígido sobre el cual actúa un sistema
de fuerzas concurrentes en el espacio.
Verificar mediante la simulación “Equilibrio estático en tres dimensiones para fuerzas
concurrentes”, las fuerzas calculadas en el análisis físico.
Verificar experimentalmente el equilibrio del sistema.
2. BASES CONCEPTUALES
Para el desarrollo de esta práctica, el estudiante debe tener claridad acerca de los
siguientes conceptos:
Vector unitario
Equilibrio en un sistema de fuerzas concurrentes en el espacio.
Los textos recomendados con la teoría para este experimento son:
BEER, Ferdinand y JOHNSTON, Jr. E. Russell. Mecánica Vectorial para Ingenieros
Estática. 8ª edición, Ed. Mc Graw-Hill, 2007
HIBBELER, R.C. Mecánica Vectorial para Ingenieros Estática 10ª edición, México
D.F., Pearson Prentice Hall, 2004
MERIAM, J. L. y KRAIGE L.G. Mecánica para Ingenieros Estática 3ª edición, Madrid,
Ed. Reverté, 2004
BEDFORD, Anthony y FOWLER, Wallace. Mecánica para Ingeniería Estática Addison
Wesley, 5ª ed, 2008
3. EQUIPO Y MATERIAL REQUERIDO
- Simulación “Equilibrio estático en tres dimensiones"
- Marco rectangular
- Discos de madera (2)
- Argollas
- Dinamómetros (3)
- Hilo de nylon
- Flexómetro
- Transportador
-Pinzas (3)
4. PROCEDIMIENTO
Considere un cuerpo rígido (disco) el cual se somete a un sistema de fuerzas concurrentes
en el espacio, para lograr el equilibrio. Ver figura 1.
P
40 cm
Disco 2
A
B
B
C
F3
60 cm
F1
F2
E
D
F
y
Disco 1
W
x
Fig. 1
Solución del problema previa a la práctica:
Con los siguientes datos, proceda a realizar los cálculos que se indican.
PARA TODAS LAS MESAS
SEPARACION DE LOS DISCOS
DIAMETRO DEL DISCO 1
DIAMETRO DEL DISCO 2
60 cm.
35 cm.
20 cm.
Peso de los discos:
Mesa #1
1980,5 gramos
Mesa #2
1783,5 gramos
Mesa #3
1940,0 gramos
Mesa #4
1852,0 gramos.
Elija un sistema de referencia y los puntos de aplicación de las fuerzas sobre el disco 1.
Dichos puntos deben elegirse lo más alejado posible del centro del disco y en tres
cuadrantes diferentes. Ninguno de los ángulos interiores del triangulo, formado por las
líneas que unen estos puntos, debe ser menor a 50°.
La altura desde el disco # 1 hasta el punto de concurrencia (P) es de 1.00 m. (60cm +
40cm)
Encuentre los puntos correspondientes sobre el disco 2 que estarán contenidos sobre las
líneas de acción de cada una de las fuerzas, para garantizar la concurrencia de éstas.
Hallar la magnitud y dirección de las tres fuerzas de tal manera que se garantice el
equilibrio y la concurrencia de las cuatro fuerzas.
- Las magnitudes de las fuerzas obtenidas deben estar en un rango de 100 a 1000 gr.-f.
- Las coordenadas de A, B, C, D, E y F, deben ser tales que estén sobre los discos.
- Distribuir homogéneamente las fuerzas sobre el disco 1.
-No use ángulos de separación 1, 2, 3, (0, 30, 60, 120, etc.) 1  2  3
Verificación del problema por medio de la simulación:
De acuerdo con la solución previa del problema, simularlo en el computador; el profesor
dará las instrucciones para la operación del software.
Anotar los datos en la Tabla 1
Punto
Coordenadas
(x,y) en (m)
Fuerzas
dadas por la
Simulación
(N)
A
B
C
Peso del disco…….__________(N)
Tabla 1
Si los resultados de la simulación no coinciden con los calculados, se diseña un problema
a partir de la simulación Y LA NOTA DE LA PRÁCTICA SERÁ SOBRE 4.00 debido a
los cálculos mal hechos.
Verificación experimental del problema:
A partir del análisis y solución previa, realice el montaje.
Si no logran hacer el montaje, la nota máxima es sobre 4.00
5.INFORME
Solución previa al problema
Verificar por medio de cálculos que el momento es nulo.
Calcule el % de error entre las fuerzas calculadas analíticamente y las dadas por la
simulación. Anote los resultados en la tabla 2.
FUERZA
ANALITICAMENTE
(N)
SIMULACION
(N)
ERROR
RELATIVO (%)
Tabla 2
6. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
7. ANEXO PARA CÁLCULOS