En la lección de física anterior, estudiamos la dinámica de partículas y la dinámica rotacional . En dinámica de partículas, estudiamos partículas en movimiento de traslación ( movimiento rectilíneo , circular y parabólico ). En dinámica rotacional, estudiamos cuerpos rígidos en rotación. En este tema, estudiamos objetos en equilibrio. Existen dos tipos de equilibrio: el equilibrio estático y el equilibrio dinámico. Según la primera ley de Newton, un objeto está en equilibrio estático si está en reposo y en equilibrio dinámico si se mueve a velocidad constante. Este trabajo se centra en el equilibrio estático (objetos estacionarios).
El concepto de equilibrio de cuerpos rígidos es un conocimiento básico fundamental con numerosas aplicaciones en la vida cotidiana, especialmente en el campo de la ingeniería. Comprender y calcular las fuerzas que actúan sobre un objeto en equilibrio estático es crucial, sobre todo para los expertos técnicos (arquitectos o ingenieros). Al diseñar cualquier estructura, ya sea un edificio, un puente, un vehículo, etc., los arquitectos o ingenieros calculan cuidadosamente si dicha estructura es capaz de soportar las fuerzas que actúan sobre ella para evitar su colapso.
Ejemplo de
1. ¡Considera la siguiente imagen! Una barra de 1,5 kg está articulada perpendicularmente a una pared en un extremo, y una linterna cuelga a cierta distancia de la articulación. La tensión en la cuerda para mantener la barra en equilibrio es…
Discusión
Es sabido:
Masa de la carga (m 1 ) = 2 kg
Masa de la varilla (m² ) = 1,5 kg
Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/ s²
Peso de carga (w1) = (2)(10) = 20 Newtons
Peso de la barra (w 2 ) = (1,5)(10) = 15 N
Pregunta: ¿Cuál es la magnitud de la tensión en la cuerda para que la varilla esté en equilibrio?
Respuesta:
La longitud de la cuerda se calcula utilizando la fórmula pitagórica:
Calcula la fuerza de tensión de la cuerda (T ):
Seleccione el eje de rotación en la bisagra. Considere el momento de fuerza que actúa sobre la varilla.
Momento de fuerza 1:
τ 1 = w 2 r 2 = (15 N)(0,4 m) = -6 Nm
El momento de fuerza 1 hace que la varilla gire en el sentido de las agujas del reloj, por lo que el momento de fuerza 1 tiene un signo negativo.
Momento de fuerza 2:
τ 2 = w 1 r 1 = (20 N)(0,6 m) = -12 Nm
El momento de fuerza 2 hace que la varilla gire en el sentido de las agujas del reloj, por lo que el momento de fuerza 1 tiene un signo negativo.
Momento de fuerza 3:
τ 3 = T r 3 sen θ = (T)(0,8)(0,6/1) = 0,48T
El momento de fuerza 3 hace que la varilla gire en sentido contrario a las agujas del reloj, por lo que el momento de fuerza 3 tiene un signo positivo.
Para que el sistema esté en reposo, el momento resultante de la fuerza ( Στ) = 0
Στ = 0
τ 1 + τ 2 + τ 3 = 0
– 6 – 12 + 0,48T = 0
– 18 + 0,48T = 0
0,48T = 18
T = 18/ 0,48
T = 37,5 Newtons
Fuente de la pregunta:
Preguntas del examen nacional de física para la escuela secundaria superior/escuela secundaria vocacional
