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UNIVERSIDAD DON BOSCO
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICA
LABORATORIO DE FISICA
ASIGNATURA: FISICA TECNICA
LABORATORIO 6: EQUILIBRIO DE UN CUERPO RÍGIDO
I. OBJETIVO GENERAL
Comprobar la primera y segunda ley del equilibrio estático para un cuerpo rígido.
II. INTRODUCCION TEORICA
Cuando un cuerpo está en equilibrio, debe de estar en reposo o en estado de movimiento
rectilíneo uniforme. Si todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo tienen un solo punto de
intersección y la suma vectorial es igual a cero, el sistema debe estar en equilibrio. Cuando sobre
un cuerpo actúan fuerzas que no tienen un punto de intersección puede existir equilibrio
traslacional pero no necesariamente equilibrio rotacional. Al estudiar el equilibrio debemos
considerar no sólo la magnitud y dirección de cada una de las fuerzas que actúan sobre un
cuerpo, sino también su punto de aplicación.
La primera condición de equilibrio nos dice: Que las fuerzas verticales así como las horizontales
están equilibradas. Por ello se dice que el sistema se encuentra en equilibrio traslacional. En tales
casos la suma de todas las componentes en x es cero y la suma de todas las componentes en y
es cero y se escribe como:
F
x
0
y
F
y
0
En la Fig. N° 1 se aplican dos fuerzas iguales pero opuestas se aplican hacia la derecha y hacia la
izquierda
Fig. N° 1
En la Fig. N° 2 el cuerpo gira aun cuando la suma vectorial de las fuerzas siga siendo igual a cero
y las fuerzas F no tienen la misma línea de acción, no hay equilibrio
Fig. N° 2
La línea de acción de una fuerza es una línea imaginaria extendida indefinidamente a lo largo
del vector en ambas direcciones. Cuando las líneas de acción no se interceptan en un mismo
punto, puede producirse rotación respecto a un punto llamado eje de rotación
Brazo de palanca de una fuerza es la distancia perpendicular desde la línea de acción de la
fuerza al eje de rotación Fig. N° 3
A
B
C
F
F
F
Fig. N° 3
 = Fr sen
Las unidades del momento de torsión son N.m
La segunda condición de equilibrio nos dice: la suma algebraica de todos los momentos de torsión
alrededor de cualquier eje de rotación debe ser igual a cero
 = 1 + 2 + 3 + 4 = 0
Existe equilibrio total cuando la primera y segunda condición se satisface. En tales casos pueden
escribirse tres ecuaciones independientes.
F
x
0
F
Y
0
  0
III. TAREA PREVIA
1.
2.
3.
4.
5.
¿Cuáles son las condiciones que se cumplen para que exista el equilibrio traslacional?
¿Cuándo existe equilibrio total?
¿Qué es el centro de masas de un cuerpo?
¿Qué es el centro de gravedad de un cuerpo?
¿En todos los cuerpos el centro de masa y el centro de gravedad se ubican en el mismo
punto? ____________ ¿Por qué?
IV. MATERIAL Y EQUIPO
Regla con agujeros
Hilo de nylon
Dinamómetro
Balanza digital
Base soporte con pivote
Juego de pesas
Cinta métrica
Porta pesas
V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
PARTE A: Pivote ubicado en el centro de masa de la regla
1. Determinar la masa de la regla. Anotar valores en la tabla N° 1
2. Localizar el centro de gravedad de la regla, seleccionar el agujero en el que coincide e
introducir el pivote.
3. Suspender la masa m1 en un agujero de la regla a una distancia r del pivote. Como se muestra
en la Fig. N° 4 y anotar resultados en la tabla N° 1
r2
r1
m1
m2
Fig. N° 4
4. En el otro extremo de la regla suspender un porta pesas y agregarle la masa necesaria hasta
que se produzca equilibrio. Anotar resultados en la tabla N° 1.
Tabla N° 1: Valor de masas y distancias
Objetos
m(kg)
r (m)
Regla
Porta pesa 1
Porta pesa 2
5. Quitar la regla del pivote junto con las pesas suspendidas, medir con un dinamómetro la
fuerza que el pivote ejerce sobre el sistema regla-pesas.
Fuerza ejercida por el pivote__________
PARTE B: Pivote ubicado a una distancia r del centro de masa de la regla
6. Seleccionar un agujero a una distancia r del centro de masa e introducir el pivote y suspender
la masa m1 en un agujero a una distancia r del pivote (Fig. N° 5) y anotar resultados en la tabla
N° 2
Tabla N° 2: Valor de masas y distancias
Objetos
m(kg)
r (m)
Regla
Porta pesas 1
Porta pesas 2
Pivote
CG
r2
r1
m2
r3
m1
Fig. N° 5
7. En el otro extremo de la regla suspender un porta pesas y agregarle la masa necesaria hasta
que se produzca equilibrio. Anotar resultados en la tabla N° 2.
VI. HOJA DE ANALISIS DE RESULTADOS
1. Encontrar el peso y el momento de torsión para cada objeto. Deje constancia de los cálculos
realizados y complete la tabla N° 3
Tabla N° 3: Momento de torsión para diferentes objetos
Objeto
m (kg)
R (m)
W (N)
 (N.m)
Regla
Porta pesas 1
Porta pesas 2
ΣW_________
Fuerza ejercida por el pivote: ______________
2. ¿Cómo es el valor de la fuerza ejercida por el pivote sobre el sistema regla – masas,
comparada con la ΣW ? _________________ Explicar.
3. Para los datos de la tabla N° 3. Aplique la segunda condición de equilibrio
4. Encontrar el peso y el momento de torsión para cada objeto. Deje constancia de los cálculos
realizados y complete la tabla N° 4
Tabla N° 4: Momento de torsión para diferentes objetos
Objeto
m (kg)
R (m)
W (N)
 (N.m)
Regla
Masa 1
Porta pesas
5. Para los datos de la tabla N° 4. Aplique la segunda condición de equilibrio
6. ¿Qué valor se esperaba para la Σ?______ Justifique
7. Si el valor de Σnoes como el esperado, ¿a qué puede atribuirse la diferencia?
8. ¿Por qué se ubica el centro de gravedad de la regla a la mitad de ella?
9. Escriba sus conclusiones y comentarios.
Física técnica. Laboratorio Nº 6. Hoja de criterios de evaluación de los resultados experimentales
Departamento: Ciencias Básicas
Laboratorio: Física
Asignatura: Física Técnica
NOTA
Equilibrio de un Cuerpo Rígido
N°
Apellidos
Nombres
Carnet
Firma
GT
1
2
3
4
5
Nombre y firma del Docente de Laboratorio:
MESA:
N°
GL:
Criterios a evaluar
FECHA:
% Asignado
1
Presentación y orden
5
2
Encontrar el peso y el momento de torsión para
cada objeto. Deje constancia de los cálculos
realizados y complete la tabla N° 3
15
¿Cómo es el valor de la fuerza ejercida por el pivote
sobre el sistema regla – masas, comparada con la
ΣW? _________________ Explicar.
10
4
Para los datos de la tabla N° 3. Aplique la segunda
condición de equilibrio
10
5
Encontrar el peso y el momento de torsión para
cada objeto. Deje constancia de los cálculos
realizados y complete la tabla N° 4
15
6
Para los datos de la tabla N° 4. Aplique la segunda
condición de equilibrio
10
7
¿Qué valor se esperaba para la Σ ?______
Justifique
5
8
Si el valor de Σ no es como el esperado, ¿a qué
puede atribuirse la diferencia?
10
9
¿Por qué se ubica el centro de gravedad de la regla
a la mitad de ella?
10
3
10 Conclusiones y comentarios
TOTAL DE PUNTOS
10
100
% Obtenido
Observaciones