Proyecto de Fisica Estatica 2 (2)

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE

PROYECTO DE APLICACIÓN DE FISICA 1

INTEGRANTES:

Departamento de Ciencias Estática

INTRODUCCIÓN

En el presente trabajo se trata de demostrar el equilibrio de un cuerpo, así como la alteración que se produce en él cuándo se aplican otras fuerzas, diferentes a las iniciales Teniendo en cuenta las leyes de newton, especialmente cuando un cuerpo está en equilibrio aplicando momentos de fuerzas y esto llevándole a la vida real aplicado a la carrera de ingeniería civil.

1 Estática Cajamarca 2012- I


1. GENERALIDADES

Equilibrio de un Cuerpo Rígido

1.1. Personal Investigador:

1.1.1. Profesor Asesor:MARIA FLORENCIA CHUQUILIN DELGADO

1.1.2. Grupo de investigación:

1.2. Régimen, Área y Línea de Investigación:

1.2.1. Área:CienciasFísica Aplicada:Estática

1.2.2. Línea:Mecánica

1.3. Institución a la que pertenece el proyecto:

Universidad Privada del norteFacultad de ingeniería Escuela académico profesional de ingeniería civilCurso de Estática

1.4. Cronograma de Ejecución del Proyecto:

1.4.1. Primera Etapa: Revisión bibliográfica.Duración: 01 Semanas.

1.4.2. Segunda Etapa: Ejecución del proyecto


https://aulavirtual.upnorte.edu.pe/user/view.php?id=6863&course=1


.Duración: 01 Semanas.

1.4.3. Tercera Etapa: Presentación y sustentaciónDuración: 01 semana.

1.5. Fecha de Inicio y Término:

1.5.1. Fecha de Inicio: 06/11/12

1.5.2. Fecha de Término: 27/11/12

1.6. Recursos Disponibles:

1.6.1. Personal: Profesor asesor:

MARIA FLORENCIA CHUQUILIN DELGADO

Grupo de investigación:

1.6.2. Locales: Laboratorio de Ciencias UPN Cajamarca Biblioteca Bernardo Silva Santisteban UPN Cajamarca

1.6.3. Materiales: Un Soporte de Madera Una Regla graduada Dinamómetros Libros


https://aulavirtual.upnorte.edu.pe/user/view.php?id=6863&course=1


ResumenEn este trabajo práctico desarrollaremos las condiciones necesarias y suficientes para lograr el equilibrio del cuerpo rígido.Cuando la fuerza total o resultante que actúa sobre un cuerpo y el momento resultante son nulos. En este caso, la propiedad macroscópica del cuerpo que no cambia con el tiempo es la velocidad. En particular, si la velocidad inicial es nula, el cuerpo permanecerá en reposo.

Se analizaron los conceptos de equilibrio de una partícula aplicando conceptos de las leyes de newton , utilizando una regla dinamómetros y un soporte , se observo para cada fuerza aplicada en forma teórica y en forma práctica, se calcularon las fuerzas que ejercen los dinamómetros así como la masa de la regla y a las posiciones que se encontraban cada fuerza.

1.7. Objetivos:

Conocer la primera ley de Newton (ley de la Inercia: ∑F=0) Aplicar correctamente las siguientes formulas : ∑F=0 y ∑M=0 Establecer si bajo la acción simultánea de varias fuerzas, un cuerpo se halla o no en

equilibrio.

1.8. Marco teórico:

ESTÁTICA: La estática estudia los cuerpos que están en equilibrio, que es el estado de un cuerpo no sometido a aceleración; un cuerpo, que está en reposo, o estático, se halla por lo tanto en equilibrio.

Primera ley de Newton (equilibrio) Un cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme (M.R.U. = velocidad constante) si la fuerza resultante es nula.

El que la fuerza ejercida sobre un objeto sea cero no significa necesariamente que su velocidad sea cero. Si no está sometido a ninguna fuerza (incluido el rozamiento), un objeto en movimiento seguirá desplazándose a velocidad constante.

Para que haya equilibrio, las componentes horizontales de las fuerzas que actúan sobre un objeto deben cancelarse mutuamente, y lo mismo debe ocurrir con las componentes verticales.

Esta condición es necesaria para el equilibrio, pero no suficiente. Por ejemplo, si una persona coloca un libro de pie sobre una mesa y lo empuja igual de fuerte con una mano en un sentido y con la otra en el sentido opuesto, el libro permanecerá en reposo si las manos están una frente a otra. (El resultado total es que el libro se comprime). Pero si una mano está cerca de la parte superior del libro y la otra mano cerca de la parte inferior, el libro caerá sobre la mesa.



Para que haya equilibrio también es necesario que la suma de los momentos en torno a cualquier eje sea cero. Los momentos dextrógiros (a derechas) en torno a todo eje deben cancelarse con los momentos levógiros (a izquierdas) en torno a ese eje.

Puede demostrarse que si los momentos se cancelan para un eje determinado, se cancelan para todos los ejes. Para calcular la fuerza total, hay que sumar las fuerzas como vectores.

EQUILIBRIO DE UN CUERPO RIGIDO:

Si se aplican fuerzas a un cuerpo rígido, su equilibrio con respecto a un sistema de referencia inercial estará determinado por:

a) Condición de equilibrio en el plano: la sumatoria de todas las fuerzas aplicadas y no aplicadas debe ser nula y, la sumatoria de los momentos de todas las fuerzas con respecto a cualquier punto debe ser nula.

Σ Fx = 0

Σ Fy = 0

Σ Fz = 0

b) Condición de equilibrio en el espacio: la sumatoria de todas las fuerzas aplicadas y no aplicadas debe ser nula y, la sumatoria de los momentos de todas las fuerzas con respecto a los tres ejes de referencia debe ser nula.

Σ My = 0Σ Mx = 0Σ Mz = 0

TORQUE O MOMENTO DE FUERZA:

Es una magnitud vectorial cuando las fuerzas actúan sobre los cuerpos, pueden alterar su movimiento lineal o su rotación. El efecto de una fuerza dado sobre el movimiento de rotación de un cuerpo depende del valor de la fuerza, de la distancia del punto de aplicación de la fuerza al eje de giro y de la dirección de la fuerza con respecto a la línea que une el punto de aplicación de esta con el eje de giro generalmente se considera un toque positivo cuando tiende a producir rotación en sentido contrario a las manecillas del reloj y negativo en sentido de las manecillas del reloj.



Unidades de torque:

S.I: Como el torque es el producto de una fuerza por una distancia su unidad de medida será:

T= f. d =1Newton. 1metro = N . m

C.G.S: El torque estera dado por:

T= f. d = 1 DINA. 1 centímetro = d.cm

PRIMERA CONDICIÓN: EQUILIBRIO DE TRASLACIÓN: Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza externa, este permanece en reposo en un movimiento rectilíneo uniforme. Pero sobre un cuerpo pueden actuar varias fuerzas y seguir en reposo en un movimiento rectilíneo uniforme.Hay que tener en cuenta, que tanto para la situación de reposo, como para la de movimiento rectilíneo uniforme la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo es igual a cero.

SEGUNDA CONDICION: EQUILIBRIO DE ROTACIÓN: Si a un cuerpo que puede girar alrededor de un eje, se la aplican varias fuerzas y no producen variación en su movimiento de rotación, se dice que el cuerpo puede estar en reposo o tener movimiento uniforme de rotación.También se puede decir que un cuerpo se encuentra en equilibrio de rotación si la suma algebraica de los momentos o torques de las fuerzas aplicadas al cuerpo, respecto a un punto cualquiera debe ser igual a cero.

∑T= 0

PROBLEMA DE APLICACIÓN A LA REALIDAD

Para nutrir nuestro proyecto según el tema tratado, nos acercaremos a la realidad planteando un problema arquitectónico y desarrollando con un experimento de aplicación.PLANTEAREMOS calcular las vigas de un modulo de estación de metro, la cual el planteamiento arquitectónico retira las columnas hacia su área generando un gran voladizo por la loza y estructurado por vigas voladizas.Y es justamente el problema de cálculo que desarrollaremos en este trabajo.



Vista Parcial de un parking. El espesor de los voladizos permite soportar su propio peso, así como el peso de los automóviles y también las posibles sobrecargas debidas a algún accidente entre vehículos.



Cabe notar la variacion del espesor de las vigas en voladizo que permiten soportar parte de la estructura del edificio.

Analisis de datos:

Masa = 192 grF1 = 3.90 NF2 = 2.00 N

Escala 1:5


F1

F2

Mg


PROCEDIMIENTO

1. Fijamos el primer dinamómetro en la parte superior de nuestro soporte técnico 2. Sujetamos la regla milimetrada con el primer dinamómetro en la parte derecha 3. Con el segundo dinamómetro sujetamos a la regla, el cual va tender a caer por el lado donde

contenga mayor masa de volumen.4. Este segundo dinamómetro debe ir sujeta con la base de mi soporte técnico.5. Tener en cuenta el peso del segundo dinamómetro ya que esta va a experimentar una fuerza en

dirección negativa en el eje “Y” 6. Medir la fuerza del dinamómetro colgándole le la parte inferior del primer dinamómetro.

El equilibrio realizado para los tres datos tomados en cada instante, es la que se experimenta en cada uno de ellos, la cual es generalizada para cada momento de fuerzas que sean aplicadas en un primer momento a lado derecho y luego al lado izquierdo. A diferencia del tercer experimento que es aplicado de una forma especial ya que este cuerpo va a tener la presencia de una pendiente y se tendrá hallar su ángulo.



CONCLUCIONES:

Los resultados arrojados por los problemas de experimentación nos inciden las leyes de newton sabiendo como principio fundamental que el equilibrio, que estamos estudiando que es igual a cero.

Gracias a este trabajo de investigación hemos llegado a conocer una variedad de fórmulas que se toman en cuenta para el cálculo de las fuerzas que actúan ya sea dentro o fuerza de los cuerpos.

1.9. Referencias Bibliográficas:

Titulo : Mecánica vectorial para ingenieros: Estática

Autor : Russell C. Hibbeler

Titulo : Ingeniería mecánica: Estática

Autor : William F. Riley, Leroy D. Sturges

Paginas web :

http://www1.uprh.edu/labfisi/manual/1st%20Part%20Experiment%2007.pdf Estática: Mecánica para Ingeniería y sus aplicaciones ver Johnson


http://www1.uprh.edu/labfisi/manual/1st%20Part%20Experiment%2007.pdf

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