Condiciones de equilibrio: conceptos, apps y ejemplos

Estas Estado de equilibrio Son precisos para que el cuerpo se detenga o se mueva on-line recta a una agilidad constante. En el primer caso el objeto está en equilibrio estático y en el segundo caso de manera equilibrada dinámico.

Suponiendo que el objeto en movimiento es una partícula, en este caso no se tiene presente el tamaño y la suma de las fuerzas que actúan sobre él es bastante.

Figura 1. Las rocas de Brimham en el norte de Inglaterra cumplen las condiciones de equilibrio. Fuente: Publicdomainpictures.net.

Sin embargo, la mayor parte de los elementos en movimiento son de tamaño notable, con lo que esta condición no basta para garantizar el equilibrio, de todos modos no hay aceleración sino más bien movimiento.

Primera y segunda condiciones de equilibrio

Observemos: si la suma de las fuerzas es cero, el objeto no se desplaza o se mueve rápidamente, pero aún puede girar.

En consecuencia, para evitar la rotación, es necesario agregar una segunda condición: asimismo se cancela la suma de la fuerza externa o el par que actúa sobre él alrededor de cualquier punto.

Para resumir, expresado como F. Vector de fuerza neta y τ Oh metro Para el vector de par neto, poseemos:

Primera condición de equilibrio

Σ F. = 0

Significa: FX = 0, F = 0 y FCon = 0

Segunda condición de equilibrio

Σ τ = 0 Σ metro = 0

Utilice el par o instante calculado respecto a cualquier punto.

Ahora, aceptamos que el objeto en movimiento es un cuerpo rígido sin deformación.

solicitud

Aunque el movimiento semeja ser el denominador común del universo, también hay un equilibrio entre muchos aspectos de la naturaleza y los elementos que nos rodean.

Misma ecualización de presión

A escala planetaria, la Tierra es Equilibrado, Un equilibrio gravitacional de la corteza terrestre, y su consistencia es dispar.

La diferencia de densidad entre los diferentes bloques o regiones de la corteza terrestre se compensa con la diferencia de altura que caracteriza la topografía del planeta. Funciona de tal forma que diferentes materiales se sumergen más o menos en agua y se equilibran según su densidad.

Sin embargo, ya que los bloques de la corteza terrestre comunmente no pueden nadar en el agua, sino que nadan en un manto más abultado, la estabilidad no se llama presión hidrostática, sino presión isostática.

Es así como marcha la fusión en su núcleo

En estrellas como nuestro sol, la estabilidad entre comprimir su gravedad y la presión hidrostática que las amplía mantiene el reactor de fusión funcionando en el núcleo de la estrella, manteniéndolo vivo. Dependemos de este equilibrio a fin de que la tierra reciba la luz y el calor precisos.

Hospedarse

A nivel local, queremos sostener las edificaciones y construcciones estables, o sea, sostener las condiciones de equilibrio, particularmente la estabilidad estático.

O sea lo que dio origen a la estática, una rama de la mecánica dedicada al estudio del equilibrio de los objetos y todo lo preciso para sostener ese equilibrio.

Géneros de escalas estáticas

En la práctica, hemos descubierto que el equilibrio estático se puede dividir en tres tipos:

Equilibrio estable

Esto pasa cuando un objeto se desplaza fuera de situación y vuelve rápidamente en el momento en que cesa la fuerza que lo empuja hacia atrás. Cuanto más cerca esté el objeto del suelo, es más posible que esté de manera equilibrada estable.

La bola de la derecha en la Figura 2 es un buen ejemplo de esto: si la sacamos de su posición de equilibrio en el fondo del cuenco, la gravedad la va a ayudar a regresar de manera rápida.

Indiferencia o equilibrio neutral

Esto sucede en el momento en que el objeto todavía está de manera equilibrada a pesar del movimiento. Un objeto redondo como una esfera está en un equilibrio diferente sobre una área plana.

Equilibrio desequilibrado

Cuando un objeto sale de su situación de equilibrio, no regresa a su situación. Si retiramos la pelota a la izquierda de la cima de la montaña, ciertamente no volverá por sí sola.

Figura 2. Tipos de escalas. Fuente: Wikimedia Commons.

Ejemplo: estática de partículas

Supongamos una multitud metro En el plano inclinado, se piensa que todas las masas están concentradas en su centro geométrico.

La ingrediente horizontal del peso WX Tiende a mover el bloque hacia abajo, con lo que se necesita mucho más fuerza contraria. Si queremos que el bloque de madera se detenga, esta fuerza es la fricción estática. Pero si deslizamos el bloque hacia abajo a velocidad incesante, entonces la fuerza requerida es la fricción de deslizamiento.

Figura 3. Un bloque está equilibrado estáticamente en un chato inclinado. Fuente: F. Zapata.

Sin fricción, el bloque se desliza de forma rápida cuesta abajo, en cuyo caso no hay equilibrio.

Para un bloque fijo, la fuerza que actúa sobre él: peso ancho,Ordinario No Y la fricción estática F.en segundo, Debe ser compensado. luego:

F. = 0 → N - W = 0

F.X = 0 → WX -Fen segundo = 0

El componente horizontal del equilibrio de fricción estática: WX = fen segundo Entonces:

F.en segundo = Medidor. g.sen

Ejercicio resuelto

Un semáforo que pesa 21,5 kg se suspende de una varilla de aluminio homogénea AB con una masa de 12 kg y una longitud de 7,5 m, sostenida por una cuerda horizontal CD, como se muestra en la figura. Conseguir:

a) Tensión del cable de CC

b) El pivote A es la ingrediente horizontal y vertical de la fuerza ejercida sobre la columna.

Figura 4.- Un semáforo está suspendido de un poste de aluminio en un estado de equilibrio estático. Fuente: Giancoli. D. Física y apps.

solución

Crea un gráfico de la fuerza ejercida sobre la barra, el peso ancho, La tensión en la cuerda y los componentes horizontal y vertical de la fuerza de reacción del plato, denominada RX añosEntonces se aplican las condiciones de equilibrio.

Figura 5. Esquema del cuerpo libre de la barra. Fuente: F. Zapata.

Primera condición

La primera condición de equilibrio da 2 ecuaciones como un problema en el plano:

F.X = 0
F. = 0

Desde el principio:

la resistenciaX - T = 0

la resistenciaX = T

la segunda:

la resistencia - 117,6 N - 210,7 N = 0

la resistencia = 328,3 Newtons

La proporción de ingrediente horizontal de la fuerza de reacción es igual a la tensión T.

La segunda condición

Elija el punto A en la figura 5 como el punto de pivote para el brazo de reacción la resistencia Está vacío, recuerda que la intensidad del momento viene dada por:

M = Fre

Donde F es la componente vertical de la fuerza yd es la distancia entre el eje de rotación y el punto de app de la fuerza. Obtenemos una ecuación:

Figura 6. El momento alrededor del punto A. Fuente: F. Zapata.

Señor.Una suerte de = 0

(210,7 × Lotus 53 °) AB + (117,6 × Lotus 53 °) (AB / 2) - (T × Lotus 37 °) AD = 0

La distancia AD es:

DE = (3,8 m / Sen 37 °) = 6,3 m

(210,7 × Lotus 53º N) (7,5 m) + (117,6 × Lotus 53º N) (3,75 m) - (T × Lotus 37º N) (6,3 m) = 0

Prosiga el desarrollo dado:

1262.04 + 352.20-3.8T = 0

Resolviendo para T obtenemos:

T = 424,8 Newtons

Desde el principio condición conseguimos RX = T, tan muy:

la resistenciaX = 424,8 Newtons

Temas interesados

La primera condición de equilibrio.

La segunda condición de equilibrio.

referencia

  1. Bedford, 2000. A. Ingeniería mecánica: estática. Addison Wesley.
  2. Figueroa, D. (2005). Serie: Ciencias Naturales y también Ingeniería Física. Volumen 4. Sistema de partículas. Publicado por Douglas Figueroa (USB).
  3. Giancoli, D. 2006. Física: Principios aplicados. SextoDíaEd Prentice Hall.
  4. Sears, Zemansky. 2016. Física académica y física moderna. 14Día.Ed. Parte 1.
  5. Wikipedia. Isobárico. Logrado de: es.wikipedia.org.

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