2ª condición de equilibrio ejemplos
Contenido
Obsérvese que si la fuerza neta [latex]\boldsymbol{F}[/latex]es cero, entonces la fuerza externa neta en cualquier dirección es cero. Por ejemplo, las fuerzas externas netas a lo largo de los ejes X e Y típicos son cero. Esto se escribe como
Figura 2. Este coche está en equilibrio dinámico porque se mueve a velocidad constante. Hay fuerzas horizontales y verticales, pero la fuerza externa neta en cualquier dirección es cero. La fuerza aplicada Fapp entre los neumáticos y la carretera está equilibrada por la fricción del aire, y el peso del coche está soportado por las fuerzas normales, que aquí se muestran iguales para los cuatro neumáticos.
Sin embargo, no basta con que la fuerza externa neta de un sistema sea cero para que éste se encuentre en equilibrio. Consideremos las dos situaciones ilustradas en la Figura 3 y la Figura 4, en las que se aplican fuerzas a un palo de hockey sobre hielo que se encuentra en posición horizontal. La fuerza externa neta es cero en las dos situaciones mostradas en la figura; pero en un caso se alcanza el equilibrio, mientras que en el otro no. En la figura 3, el palo de hockey sobre hielo permanece inmóvil. Pero en la figura 4, con las mismas fuerzas aplicadas en diferentes lugares, el palo experimenta una rotación acelerada. Por tanto, sabemos que el punto en el que se aplica una fuerza es otro factor que determina si se alcanza o no el equilibrio. Esto se estudiará más a fondo en la siguiente sección.
Equilibrio estático
Observe que si la FF neta tamaño 12{F} {} es cero, entonces la fuerza externa neta en cualquier dirección es cero. Por ejemplo, las fuerzas externas netas a lo largo de los ejes típicos x e y son cero. Esto se escribe comoFx=0
Sin embargo, no basta con que la fuerza externa neta de un sistema sea cero para que el sistema esté en equilibrio. Considere las dos situaciones ilustradas en la Figura 9.4 y en la Figura 9.5, en las que se aplican fuerzas a un palo de hockey sobre hielo que yace plano en el hielo. La fuerza externa neta es cero en ambas situaciones mostradas en la figura; pero en un caso se alcanza el equilibrio, mientras que en el otro no. En la figura 9.4, el palo de hockey sobre hielo permanece inmóvil. Pero en la figura 9.5, con las mismas fuerzas aplicadas en diferentes lugares, el palo experimenta una rotación acelerada. Por lo tanto, sabemos que el punto en el que se aplica una fuerza es otro factor que determina si se alcanza o no el equilibrio. Esto se estudiará más a fondo en la siguiente sección.
Un palo de hockey sobre hielo en posición horizontal con dos fuerzas horizontales iguales y opuestas aplicadas sobre él. La fricción es insignificante y la fuerza gravitacional se equilibra con el apoyo del hielo (una fuerza normal). Así pues,
3 condiciones de equilibrio
Decimos que un cuerpo rígido está en equilibrio cuando tanto su aceleración lineal como angular son nulas respecto a un marco de referencia inercial. Esto significa que un cuerpo en equilibrio puede estar en movimiento, pero si es así, sus velocidades lineal y angular deben ser constantes. Decimos que un cuerpo rígido está en equilibrio estático cuando está en reposo en nuestro marco de referencia seleccionado. Obsérvese que la distinción entre el estado de reposo y el estado de movimiento uniforme es artificial, es decir, un objeto puede estar en reposo en nuestro marco de referencia seleccionado, pero para un observador que se mueve a velocidad constante respecto a nuestro marco, el mismo objeto parece estar en movimiento uniforme con velocidad constante. Como el movimiento es relativo, lo que está en equilibrio estático para nosotros está en equilibrio dinámico para el observador en movimiento, y viceversa. Como las leyes de la física son idénticas para todos los marcos de referencia inerciales, en un marco de referencia inercial no hay distinción entre equilibrio estático y equilibrio dinámico.
es la aceleración lineal de su centro de masa (un concepto que discutimos en Momento Lineal y Colisiones sobre el momento lineal y las colisiones). En el equilibrio, la aceleración lineal es cero. Si fijamos la aceleración en cero en (Figura), obtenemos la siguiente ecuación:
Primera condición de los ejemplos de equilibrio
Repita el problema del balancín del ejemplo 9.1 con el centro de masa del balancín a 0,160 m a la izquierda del pivote (en el lado del niño más ligero) y suponiendo una masa de 12,0 kg para el balancín. Los demás datos dados en el ejemplo no cambian. Muestre explícitamente cómo sigue los pasos de la estrategia de resolución de problemas para el equilibrio estático.
Los dos niños que se muestran en la figura 9.10 están equilibrados en un balancín de masa despreciable. (Esta suposición se hace para mantener el ejemplo simple; luego habrá ejemplos más complicados). El primer niño tiene una masa de 26,0 kg y está sentado a 1,60 m del pivote.(a) Si el segundo niño tiene una masa de 32,0 kg, ¿a qué distancia está del pivote? (b) ¿Cuál es $F_p$, la fuerza de apoyo ejercida por el pivote?
Hola emgem, el enunciado de esta pregunta es un poco engañoso. No es el pivote el que se desplaza hacia la izquierda, sino que es el centro de masa del balancín el que se desplaza hacia la izquierda. En otras palabras, la distribución de la masa de la sierra de mar cambia de tal manera que ya no es uniforme – debe haber una protuberancia de material en el lado izquierdo.
