Informe de conversión: condiciones, ejemplos, ejercicios

Un elemento afirma ser Saldo de traducción Cuando la suma de las fuerzas que actúan sobre él es cero. Esto no quiere decir que deba haber silencio, pero si lo hace, en la situacion de un elemento grande el movimiento va a ser una línea recta suave o una rotación completa.

Las condiciones de equilibrio mecánico se fundamentan en las leyes de la mecánica de Newton. En verdad, la Primera Ley nos comunica que un elemento está estacionario o se desplaza en línea recta con un movimiento MRU a una agilidad traje, siempre y cuando no esté sujeto a ninguna fuerza resultante.

Esta lámpara parado está en equilibrio traslacional

Ahora, la fuerza neta o la fuerza final es solo la suma vectorial de todas y cada una de las fuerzas que actúan sobre el objeto. Según la segunda ley de Newton, esta suma ha de ser igual al producto de la masa y la aceleración, pero si el objeto no acelera, esta suma se cancela.

Sin aceleración, hay las dos posibilidades mentadas previamente: el cuerpo está parado, es decir, no se mueve, o si se mueve, ha de estar en contacto con la MRU. En el primer caso, hablamos de equilibrio estático entre países y en el segundo caso, hablamos de equilibrio dinámico.

La estabilidad de la traducción es un aspecto importante en muchos aspectos de la ingeniería, como la construcción. Los elementos que componen el edificio: vigas, cables, marcos, etc. debe estar equilibrado para asegurar la estabilidad de la estructura de la vivienda.

También busca el equilibrio traslacional en construcciones móviles inteligentes como escaleras mecánicas, cintas de correr y varios deportes.

Condición de equilibrio traslacional

Imaginemos que hay múltiples fuerzas que actúan sobre un elemento y lo expresamos como F.1, F.2, F.3?? |. F.No, Use negrita para enfatizar que la fuerza es un vector y debe agregarse sin ediciones.

La suma vectorial de todas estas fuerzas lleva por nombre conjuntar fuerzas Oh Poder de la redSi la suma da como resultado un vector cero, entonces se cumple la condición de equilibrio traslacional:

F.1+ F.2+ F.3?? |. + F.No = 0

Esta condición se puede redactar sucintamente en la notación de suma:

¿Una especie de? ? ? ? F.I = 0

Con respecto a los componentes de la fuerza final, las ecuaciones precedentes son vectores y se tienen la posibilidad de dividir en tres ecuaciones escalares, una para cada componente de la fuerza final:

¿Una suerte de? ? ? ? F.nuevo = 0; ¿Una suerte de? ? ? ? F. = 0 años ???? FCon = 0

En verdad, eliminar la suma de fuerzas no es moco de pavo, en tanto que la fricción es la fuerza de contacto entre superficies que otras fuerzas no pueden compensar completamente.

Ésta es la razón por la que los objetos reales casi nunca se ven influidos por fuerzas externas, lo que dificulta el logro del equilibrio traslacional.

Por esa razón los ingenieros utilizan mecanismos para achicar la fricción, como el uso de cojinetes y lubrificantes.

Tarjeta de cuerpo libre

Un diagrama de cuerpo libre es un diagrama que muestra las fuerzas que actúan sobre un elemento. En el momento en que se busca un equilibrio traslacional, estas fuerzas tienen que equilibrarse. Por poner un ejemplo, cuando actúa una fuerza vertical hacia abajo, como B. un peso, entonces debe accionar una fuerza vertical hacia arriba de exactamente la misma magnitud.

Esta fuerza se puede aplicar con una mano que mantenga el objeto, una cuerda o la superficie de una mesa fácil para eludir que el objeto se caiga.

En el caso de una fuerza tangencial a la superficie, como fricción estática o fricción por deslizamiento, hay que compensar otra fuerza contraria. Por servirnos de un ejemplo, veamos el peso que cuelga de la cuerda que se expone en la imagen de abajo.

Un caso de muestra de un elemento de manera equilibrada traslacional es que el peso está sujeto al techo mediante cuerdas dispuestas como se expone. Fuente: F. Zapata.

Dado que la cuerda vertical sostiene el peso mientras que tira, el peso mantiene la estabilidad en la traslación y no se mueve tonelada Contrapeso anchoCada fuerza está representada por una flecha en el contrapeso. La fuerza y ​​la dirección de cada fuerza es exactamente la misma, pero la dirección es opuesta.

Fuerza de equilibrio

Suponga que un grupo de fuerzas actúa sobre un elemento; esto tiene por nombre Sistema de fuerza La fuerza final se puede determinar entonces como se describió previamente: a través de la adición de vectores de cada fuerza en el sistema.

Bueno, la fuerza que se enfrenta a esta fuerza resultante lleva por nombre Fuerza de equilibrioCuando la fuerza final F.la resistencia El saldo es B.Y entonces:

B. + F.la resistencia = 0

y entonces:

B. = ???? F.la resistencia

Ejemplo de saldo de conversión

Varios objetos que están a diario dentro y fuera de la casa se encuentran de manera equilibrada traslacional:

Inmuebles y calles

Las construcciones y las rutas están diseñados para mantener la seguridad y no volcarse ni colapsar. No obstante, en edificios y inmuebles normalmente altísimos, se precisa cierta elasticidad para soportar los efectos del viento.

Libros y objetos en el estante.

Los libros de la biblioteca y los productos de las estanterías de las tiendas son objetos que mantienen el equilibrio y la quietud.

Un mueble

Los muebles, los televisores de pantalla plana, los cuadros en la pared y las luces que cuelgan del techo, por denominar algunos, están de manera equilibrada traslacional.

semáforo

Los semáforos se llevan a través de postes y cables de servicios públicos para evitar que se caigan. Sabemos, sin embargo, que el viento los mece.

Iluminado publico

La lámpara de pie asimismo está en equilibrio traslacional y está unida a la lámpara de pie, al igual que la lámpara parado de la imagen principal.

Ejercicio resuelto

Cuanta fuerza se precisa F.en segundo La fricción estática siempre sostiene la caja en el medio del plano inclinado en la fotografía, ¿el ángulo es de 37 °? La masa de la caja es m = 8 kg.

Diagrama del cuerpo libre de un objeto estacionario en un plano inclinado. Fuente: F. Zapata.

solución

La figura muestra el diagrama del cuerpo libre de la caja en el plano, sobre el que actúan tres fuerzas: El peso ancho, Verticalmente hacia abajo, habitual NoEs la fuerza vertical ejercida sobre la caja por la superficie plana y finalmente la fuerza de fricción estática F.en segundo Esto evitará que la caja se deslice cuesta abajo.

Provisiones para las condiciones de equilibrio traslacional:

ancho + No + F.en segundo = 0

No obstante, debe recordarse que se trata de una suma vectorial y, para conseguirlo, la fuerza debe descomponerse en elementos a lo largo del eje de coordenadas.

La figura muestra un sistema de coordenadas en el que el eje x es paralelo a la superficie del chato inclinado. Con esta decisión, la fricción estática cae sobre el eje, al tiempo que la normal está sobre el eje y. El peso es la única fuerza de inclinación y debe resolverse trigonométricamente:

anchoX = W. Sen
ancho = W. cos

La suma de las fuerzas a lo largo de cada eje es:

¿Una especie de? ? ? ? F. = N ???? grande = 0
¿Una suerte de? ? ? ? F.X = fen segundo ¿Una suerte de? ? ? ?AnchoX = 0

¿Qué tenemos la posibilidad de deducir de esta última ecuación? :

F.en segundo = W.X

Y como WX = W. sen, y el tamaño del peso es W = mg, donde g es el valor de la gravedad, entonces el tamaño de la fricción estática es:

F.en segundo = compañero ???? gâ ???? sen α = 8 kg 9,8 m / s2 Loto 37 ° = 47,2 N.

referencia

  1. Bauer, W. 2011. Ingeniería y Física de las Ciencias Naturales. Volumen 1. McGraw Hill.
  2. Figueroa, D. (2005). Serie: Ciencias Naturales e Ingeniería Física. Volumen 2. Activa. Publicado por Douglas Figueroa (USB).
  3. Giambattista, A. 2010. Física. en segundo. McGraw-Hill ed.
  4. Serway, R., Jewett, J. (2008). Ciencias naturales e ingeniería física. Volumen 1 7bien.Ed. Aprendiendo de Shengzhi.
  5. Tippens, S. 2011. Física: conceptos y apps. 7ª edición. McGraw Hill.

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