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    4.torque o Momento de Una Fuerza PDF

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    Ivan Pedraza
    Este documento presenta una práctica de laboratorio sobre el concepto de momento de fuerza o torque. Explica que el torque depende de la magnitud de la fuerza y la distancia perpendicular desde el punto de aplicación de la fuerza hasta el eje de rotación, y provee ejemplos y ejercicios para calcular el torque de fuerzas individuales y neto. El objetivo es establecer el concepto de torque y comprender las condiciones de equilibrio de un cuerpo rígido en términos del torque neto.

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    Ivan Pedraza
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    Este documento presenta una práctica de laboratorio sobre el concepto de momento de fuerza o torque. Explica que el torque depende de la magnitud de la fuerza y la distancia perpendicular desde el punto de aplicación de la fuerza hasta el eje de rotación, y provee ejemplos y ejercicios para calcular el torque de fuerzas individuales y neto. El objetivo es establecer el concepto de torque y comprender las condiciones de equilibrio de un cuerpo rígido en términos del torque neto.

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    Este documento presenta una práctica de laboratorio sobre el concepto de momento de fuerza o torque. Explica que el torque depende de la magnitud de la fuerza y la distancia perpendicular desde el punto de aplicación de la fuerza hasta el eje de rotación, y provee ejemplos y ejercicios para calcular el torque de fuerzas individuales y neto. El objetivo es establecer el concepto de torque y comprender las condiciones de equilibrio de un cuerpo rígido en términos del torque neto.

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    Este documento presenta una práctica de laboratorio sobre el concepto de momento de fuerza o torque. Explica que el torque depende de la magnitud de la fuerza y la distancia perpendicular desde el punto de aplicación de la fuerza hasta el eje de rotación, y provee ejemplos y ejercicios para calcular el torque de fuerzas individuales y neto. El objetivo es establecer el concepto de torque y comprender las condiciones de equilibrio de un cuerpo rígido en términos del torque neto.

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    ESCUELA DE INGENIERIAS

    DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS


    LABORATORIO DE ESTÁTICA

    PRACTICA 4: TORQUE O MOMENTO DE UNA FUERZA

    1. OBJETIVOS
    - Establecer el concepto de momento de fuerza o torque.
    - Establecer la dependencia del momento de una fuerza respecto del ángulo que forman el
    brazo y la fuerza.
    - Comprender las condiciones de equilibrio de un cuerpo rígido y su relación con el torque.

    2. MARCO TEORICO
    Si una fuerza actúa sobre un cuerpo rígido que puede girar alrededor de un punto o de un eje,
    el cuerpo tiende a girar alrededor de ese punto o de ese eje. La tendencia de la fuerza a causar
    la rotación alrededor del punto o del eje es medida por una cantidad llamada torque o Momento
    (M):
    𝑀 = 𝐹𝑑⊥

    Donde F es la magnitud de la fuerza y 𝑑⊥ es la distancia perpendicular desde el punto de


    aplicación de la fuerza al eje o punto de rotación.
    Las unidades del torque son Nm.
    En la figura 1 se muestran dos fuerzas F1 y F2 que actúan sobre un cuerpo rígido, los torques
    producidos por F1 y F2 respecto al punto O son:
    𝑀 = 𝐹1 𝑑1 y 𝑀 = 𝐹2 𝑑2 respectivamente.

    F1

    d1
    F2
    O

    d2

    Figura 1

    La convención usada es: torques que hagan girar el cuerpo en dirección de las manecillas del
    reloj son negativos y en contra de las manecillas del reloj son positivos.
    En el caso de la figura 1 el torque neto será:

    𝑀 = 𝐹2 𝑑2 − 𝐹1 𝑑1
    Condiciones de equilibrio:
    1. El vector resultante de todas las fuerzas que actúen sobre el cuerpo es cero: Equilibrio de
    traslación.
    2. El torque neto alrededor de algún punto o un eje debe ser cero: equilibrio de rotación.

    Desarrolle los siguientes ejercicios:

    1. De acuerdo a la figura 2, halle:


    a) El torque producido por F1 y F2 alrededor de un eje perpendicular a la página que pasa por
    el punto A.
    b) El torque neto al mismo punto.
    c) El torque producido por F1 y F2 alrededor de un eje perpendicular a la página que pasa por
    el punto B.
    d) El torque neto respecto al mismo punto.

    Figura 2

    2. De acuerdo a la figura 3, halle:


    a) El valor de la masa m2 que deberá colocarse en la posición mostrada para que el sistema
    esté en equilibrio.
    Asuma que la palanca es simétrica y uniforme.

    0,5 kg

    Figura 3

    3. De acuerdo a la figura 4,
    m1= 0.3kg, m2=0.2kg y m3=0.1kg, se encuentran en las posiciones mostradas. La barra tiene una
    masa de 0.5kg, se encuentra apoyada en el punto O y es simétrica y uniforme. ¿En que posición
    deberá colocarse la masa m4=0.5kg, para que el sistema este en equilibrio?

    Figura 4
    3. MATERIALES
    Kit de mecánica Pasco
    1 Juego de masas de 1gr
    1 Regla de madera
    Hilo

    4. PROCEDIMIENTO
    Parte1: Momento de fuerza; fuerzas paralelas

    m1 m2

    Figura 5

    a) Realice el montaje de la figura 5.


    b) Suspenda la varilla en el punto O (centro de la varilla)
    c) Mida el valor de la masa correspondiente a un porta pesas (5g) y de los retenedores plásticos
    (2.2g) junto con una masa m, registre éste valor como m1 en la tabla 1.
    d) Coloque m1 en el extremo de la varilla. Mida la distancia d1 de la masa m1 al punto O,
    registre su valor en la tabla 1.
    e) Mida el valor de la masa correspondiente a un porta pesas (5g) y de los retenedores
    plásticos (2.2g) junto con una masa m, registre éste valor como m2 en la tabla 1.
    f) Coloque m2 en una posición para la cual la palanca quede en posición horizontal. Mida la
    distancia de m2 al centro de la palanca y regístrela como d2 en la tabla 1.
    g) Repita el procedimiento cambiando los valores de m1 y de m2.

    m1(kg) F1(N) d1(m) 𝑴𝟏 = 𝑭𝟏 𝒅𝟏 (Nm) m2 (kg) F2(N) d2(m) 𝑴𝟐 = 𝑭𝟐 𝒅𝟐 (Nm)

    Tabla 1
    Análisis e interpretación de datos; parte 1
    - ¿Que signo tendrá el torque producido por F1 y F2 respecto a un eje perpendicular que pasa
    por el punto O de la varilla?
    - ¿Por qué el peso de la varilla no produce torque respecto al punto O?
    - ¿Qué puede concluir acerca de los valores de M2 y M1 en cada caso?
    - Adicione una masa m3 a la varilla y colóquela de modo que la varilla quede equilibrada. Halle
    el torque total producido por cada una de las fuerzas. ¿Que concluye?

    Parte 2: momento de una fuerza; Fuerzas no paralelas

    m2

    Figura 6

    a) Realice el montaje de la figura 6.


    b) Mida y registre los valores de d1 y d2:
    d1= ______________________________ d2=___________________
    c)
    d) Mida el valor de m2(inclúya la masa del porta pesas y del retenedor de plástico). Calcule
    F2=m2g
    e) Halle la magnitud del momento producido por F2 respecto al punto O
    m2=________________ F2 =_______________ M2 =______________ Nm

    f) Mueva la polea para ajustar el ángulo de la fuerza F1. Para medir el ángulo el centro del
    disco graduado debe estar alineado con el centro del retenedor plástico (note que el
    retenedor plástico se coloca invertido en éste experimento).
    g) Registre los valores para diferentes ángulos en la tabla 2.

    Angulo m1(kg) F1 (N) 𝑴𝟏 (𝑭𝟏 𝒅𝟏 𝐬𝐢𝐧 𝜽)Nm

    Tabla 2
    Análisis e interpretación de datos; parte 2
    - ¿Como podríamos calcular la distancia perpendicular del punto O a la línea de acción de F1
    en cada caso? ¿Qué concluye?
    - Compare los valores de M1 y M2 en cada caso. ¿Qué concluye?

    Parte 3: Momento de fuerzas; Fuerzas no paralelas

    Figura 7

    a) Realice el montaje de la figura 7.


    b) Use una regla graduada para medir la distancia perpendicular desde el punto O a la línea de
    acción de cada una de las fuerzas. Registre los datos en la tabla 3.
    c) Calcule el momento producido por cada una de las fuerzas utilizando la expresión M=Fd⊥
    d) Repita el procedimiento para diferentes ángulos.

    F1 d1 ⊥ M1 F2 d2 ⊥ M2 F3 d3 ⊥ M3 M total

    Tabla 3

    Análisis e interpretación de datos; parte 3


    - ¿Qué puede concluir acerca del equilibrio del disco?

    5. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES GENERALES

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