PRACTICA LAB FISICA EQUILIBRIO PARTICULA Y CUERPO RIGIDO

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UNIVERSIDAD DE CARTAGENA FACULTAD DEINGENIERIA QUIMICA
EQUILIBRIO DE UNA PARTICULA Y CUERPO RIGIDO
Moisés Altamar, Lorayne Pedroza, Laura Rivera.
Universidad de Cartagena, Facultad de Ingeniería
Programa De Ingeniería Química II Semestre
Cartagena, Bolívar, Colombia
Abril 2015
RESUMEN:
En la práctica número 4 del laboratorio de física I, se trabajó la temática de equilibrio de una
partícula aplicando las leyes de newton; en este caso la segunda ley. Se experimentó en un sistema
de poleas y cuerdas con pesas de igual magnitud en Newtons (N) en 3 lugares distintos del sistema,
lo que genero 3 tensiones para 5 medidas distintas, alternando cantidades de pesas, vale recordar
que las leyes de newton que se aplican a los objetos, se tiene interés solo en las fuerzas externas que
actúan sobre el objeto. Por lo tanto, no se tiene en cuenta movimiento rotacional; se ignora la masa
de la soga. En este caso, si y solo si la aceleración de la partícula es cero, se considera la partícula
en equilibrio cumpliendo que la fuerza neta sobre dicha partícula es cero. Determinado por la
fórmula:
∑
𝑓
→=0
En este caso, al haber en el sistema experimentado de la práctica, componentes en el eje X y en Y,
se usan las siguientes formulas.
∑ 𝑓𝑥 = −𝑇1cos 𝜃 + 𝑇2 cos 𝜃 = 0

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∑ 𝑓𝑦 = 𝑇1sin 𝜃 + 𝑇2sin 𝜃= 0
En la segunda parte de la practica se paso a establecer el equilibrio en sistema compuesto por 3
pesos distintos de igual magnitud en newton, puestos en diferentes posiciones y anclados a una
barra de momento distribuido de tal manera que este sistema se encuentre en reposo y este exento
de cualquier deformación (cuerpo rígido); cumpliendo las condiciones de equilibrio las cuales
establecen que la suma de sus fuerzas y sus torques sea cero. Por tanto, la finalidad del experimento
es entonces determinar los valores de las magnitudes que actúan sobre el sistema para dejarlo en
equilibrio.
Entonces se cumple para los momentos:
∑ 𝑡 = 0
PALABRAS CLAVES: Partícula libre, Ley de la inercia y Equilibrio, Momento o Torque de
fuerza, Brazo de fuerza y Equilibrio de rotación.
ABSTRACT:
In practice number 4 of the laboratory of the physics, it was worked the subject-matter of balance of
a particle applying Newton’s laws; in this case the second law. It was experienced in a system of
pulleys and ropes with weight of equal magnitude in Newton (N) in 3 different places from the
system, which generated 3 tensions for 5 different measurements, alternating quantities of weight,
voucher to remember that newton's laws that are applied to the objects, alone interest is had in the
external forces that act on the object. Therefore, movement is not born in mind rotational; the mass
of the cord is ignored. In this case, if and only If the acceleration of the particle is zero, it is
considered to be the particle in balance fulfilling that the clear force on the above mentioned
particle is zero. Determined by the formula:
∑
𝑓
→=0
In this case, to the credit in the experienced system of practice, components in the X and in Y axis
use the following formulae.
∑ 𝑓𝑥 = −𝑇1cos 𝜃 + 𝑇2 cos 𝜃 = 0

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∑ 𝑓𝑦 = 𝑇1sin 𝜃 + 𝑇2sin 𝜃= 0
In the Second Part of the practice, the process was meant to establish the balance in a system
composed by 3 different weights with equal magnitude in newton, put in different positions and
anchored to a bar, distributed in such a way that the system is at rest and is exempt from any
distortion (rigid body); fulfilling the conditions of balance which establish that the sum of his forces
and his torques is zero (0). Therefore, the purpose of the experiment is then to determine the values
of the magnitudes that act on the system to leave it in balance.
It is fulfilled for the moments:
∑ 𝑡 = 0
KEYWORDS: Free particles, Inertia Law and Balance, Torque or moment of force, arm strength
and balance of rotation.
1. INTRODUCCION
Considerando la importancia que tiene la
física para explicar fenómenos y analizar el
comportamiento de la naturaleza, se ha
procedido a experimentar las teorías del
físico Isaac Newton para comprobar la
físico Isaac Newton para comprobar la
existencia del equilibrio en las partículas
en un sistema de poleas, y de esta manera
corroborar la validez de los postulados y
formulas de la física clásica para
fenómenos cotidianos que impliquen
neutralización de fuerzas, para los sistemas
en reposo.
2. OBJETIVO GENERAL
 Ampliar los conocimientos acerca de
las leyes de newton y aplicarlos a
fenómenos cotidianos.
 Adquirir destrezas para resolución de
problemas teóricos, partiendo de
conceptos básicos y principios
fundamentales de la física I.
 Complementar de forma experimental
lo aprendido en la asignatura física
teórica I.

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3. MARCO CONCEPTUAL
Para el correcto afianzamiento y asimilación
de la temática de la práctica se propone
ahondar y explicar los siguientes temas
relacionados a las partículas en equilibrio:
Estática de sistemas en equilibrio, Segunda ley
de Newton, Tensión, Newton.
Estática de sistemas en equilibrio: Una de las
ramas fundamentales de la mecánica es la
estática, que estudia el comportamiento de los
cuerpos y los sistemas en equilibrio. La
estática proporciona, mediante el empleo de
la mecánica del sólido rígido, solución a los
problemas denominados isostáticos. En estos
problemas, es suficiente plantear las
condiciones básicas de equilibrio, que son:
1. El resultado de la suma de fuerzas es
nulo.
2. El resultado de la suma
de momentos respecto a un punto es
nulo.
Estas dos condiciones, mediante el álgebra
vectorial, se convierten en un sistema de
ecuaciones; la resolución de este sistema de
ecuaciones es la solución de la condición de
equilibrio.
Segunda ley de newton: La segunda ley de
newton en términos generales dice que
“cuando se aplica una fuerza a un cuerpo, la
aceleración que este recibe es directamente
proporcional a la intensidad de la fuerza e
inversamente proporcional a su masa”.
Tensión: En física e ingeniería, se denomina
tensión a la magnitud física que representa la
fuerza por unidad de área en el entorno de un
punto material sobre una superficie real o
imaginaria de un medio continuo. Es decir
posee unidades físicas de presión. La
definición anterior se aplica tanto a fuerzas
localizadas como fuerzas distribuidas,
uniformemente o no, que actúan sobre una
superficie.
Newton: Es la unidad de fuerza en el SI
(sistema internacional de unidades), nombrada
así en reconocimiento a Isaac Newton por su
aporte a la física, especialmente a la mecánica
clásica. En teoría una fuerza de 1 N es la
fuerza que, cuando actúa sobre un objeto de 1
kg de masa, produce una aceleración de 1 m/s2.
Inercia: Propiedad que tienen los cuerpos de
permanecer en su estado de reposo o
movimiento, mientras la fuerza sea igual a
cero, o la resistencia que opone la materia a
modificar su estado de reposo o movimiento.
Como consecuencia, un cuerpo conserva su
estado de reposo o movimiento rectilíneo
uniforme si no hay una fuerza actuando sobre
él.
Podríamos decir que es la resistencia que
opone un sistema de partículas a modificar su
estado dinámico.
Torque: Es una magnitud vectorial, obtenida
como producto vectorial del vector de posición
del punto de aplicación de la fuerza (con
respecto al punto al cual se toma el momento)
por el vector fuerza, en ese orden. También se
denomina momento dinámico o sencillamente
momento.
Brazo: Es la distancia que separa un
determinado eje y el punto donde se está
ejerciendo una fuerza

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4. MATERIALES:
- Practica 1:
 20 Pesas
 4 Pinzas
 2 Soportes de hierro
 Cuerda
 2 Poleas
 Regla
 Transportador
- Practica 2:
 Soporte de hierro
 2 Pinzas
 Balanza
 Barra
 Cuerda
 20 Pesas
 Dinamómetro
 Regla
5. METODOLOGIA
5.1 Metodología 1:
Tomar los soportes y ajustarlos a las mesas
y asegurar los dos soportes de tal manera
que queden perpendiculares a la mesa,
dejando una distancia moderada entre
ambas.
Colocar un soporte en uno de los soportes
anteriormente mencionados, luego hacer
pasar por estos la cuerda amarrando pesas a
los extremos.
En la parte de la cuerda ubicada entre
ambos soportes amarrar pesas también;
todo esto buscando el equilibrio.
El número de pesas en cada uno de los tres
puntos de la cuerda debe ser variado,
cambiar el número de pesas unas 6 veces y
tomar notas.
El montaje final debe lucir tal y como lo
representa la Grafica 1:
Grafica 1
5.2 Metodología 2:
Tomar el soporte de hierro y asegurarlo a la
mesa. Con ayuda de una pinza ajustar al
extremo superior del soporte el dinamómetro.

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Unir al dinamómetro, con ayuda de una
cuerda, la barra, asegurándose de no amarrarla
a su centro de peso.
Se toma la cuerda y se ajustan pesas en sus
orificios hasta llegar al equilibrio (nuevamente
evitando ubicar cualquier pesa bajo el centro
de peso de la barra).
En la siguiente Grafica 2 podemos visualizar
como debe de resultar el montaje:
Grafica 2
6. DISCUSIÓN DE RESULTADOS
En la práctica de laboratorio numero 4, se
realizo el montaje anterior, y, se tomo nota de
lo siguientes aspectos, como lo muestra la
Tabla 1.1.
Se tomaron en cuenta el peso de las pesas
(Wo), la tensión de las cuerdas (T1) y (T2)
como lo muestra la grafica 1, y sus respectivos
ángulos (ϴ1 y ϴ2).
Cuando ya se tienen organizados los datos se
procede a verificar mediante la teoría, si los
resultados experimentales coinciden con lo
esperado. Esto lo podemos observar en la
Tabla 1.2

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Debe tenerse claro que los resultados
esperados para la resta de T1 Cos ϴ1 – T2 Cos
ϴ2 es 0 para todo los casos; el resultado
esperado para la suma de de T1 Sen ϴ1 – T2
Sen ϴ2 debe ser igual al valor en Newton’s de
las pesas ubicadas en el W0 (Grafica 1), es decir,
el numero de pesas en equilibrio en el centro
del montaje. Se concluye así que
experimentalmente los resultados están en el
rango de aceptación, por excepción, la toma
5°, cuyo resultado es de (0.12), que, aun no por
fuera de un buen resultado, el margen de error
fue mucho mayor al deseado.
En la siguiente practica, estudiamos los
sistemas de equilibrio, en un cuerpo estático.
Cuando ya todo el montaje estuvo listo y
equilibrado, se tomo nota de la observación.
Los datos a tener en cuenta fueron, el peso de
la barra (W0), el peso de la pesas para obtener
el equilibrio (W1, W2 Y W3) respectivamente.
Debe tenerse en cuenta que al ser un cuerpo en
equilibrio la sumatoria de las Fuerzas debe ser
0 (ΣF = 0), y la sumatoria de torques debe ser
de igual manera 0 (ΣT = 0). En la tabla 1.3
podemos ver los resultados:
Tal y como está representado en la Grafica 2,
podemos ver las fuerzas actuando en la barra,
y, como empleándolas podemos llevar a un
cuerpo al equilibrio. Se concluye entonces, que
llevada a la práctica podemos ver claramente la
teoría de los cuerpos en equilibrio, y, aun
cuando los resultados deben ser cero o más
aproximado, se pudo tomar buen ejemplo y
practica de los conceptos previos.
7. CONCLUSION
En el laboratorio numero 4 (Equilibrio de una
partícula), se realizó mediante un sistema de
poleas, cuerda y una serie de pesas de igual
magnitud, los temas anteriormente
mencionados (estática, sistema de equilibrio,
segunda ley de newton, tensión, newton). Esto
permitió la familiarización de la teoría
mediante la práctica ubicando tres escenarios
distintos con diferentes cantidades de peso
obteniendo la relación que existe entre una
partícula y su punto de equilibrio, tensione,
Angulo, etc.
Así mismo, abordamos el laboratorio número 5
(Equilibrio de un cuerpo rígido), en donde se
logró comprobar que un cuerpo rígido en
equilibrio cumple las siguientes condiciones:
 Σ
𝐹
→=
0
→
 Σ
𝑇
→=
0
→
Todo con el objetivo de poder, mediante la
práctica, observar y poner a prueba la teoría y
fundamentos de la Física.

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8. BIBLIOGRAFIA
 Anónimo, (2015). Estática de sistemas
en equilibrio, [En línea] Disponible:
http://www.hiru.com/fisica/estatica-
sistemas-en-equilibrio (9 de abril 2015)
 José Luis Albornoz Salazar, (2011).
Equilibrio de partículas, [En línea]
Disponible:jjhttp://www.monografias.c
om/trabajos-pdf4/equilibrio
particulas/equilibrio-particulas.pdf (9
abril 2015)
 Raymond A. Serway et al, (2008).
Física para Ciencias e Ingeniería, (7ma
edición), Vol. 1, México D.F, Cengage
Learning Editores.
 Ramiro José Valdivia et al, (2008).
Equilibrio de una partícula, [En línea]
Disponible:jjhttps://sjnavarro.files.wor
dpress.com/2008/08/equilibrio-de-
particula.pdf (9 de Abril 2015)