Equilibrio de una fórmula de partículas
Un objeto en reposo sobre una superficie y el correspondiente diagrama de cuerpo libre que muestra las fuerzas que actúan sobre el objeto. La fuerza normal N es igual, opuesta y colineal a la fuerza gravitatoria mg por lo que la fuerza y el momento netos son nulos. En consecuencia, el objeto se encuentra en un estado de equilibrio mecánico estático.
En mecánica clásica, una partícula está en equilibrio mecánico si la fuerza neta sobre esa partícula es cero[1]: 39 Por extensión, un sistema físico formado por muchas partes está en equilibrio mecánico si la fuerza neta sobre cada una de sus partes individuales es cero[1]: 45-46 [2]
Además de definir el equilibrio mecánico en términos de fuerza, hay muchas definiciones alternativas para el equilibrio mecánico que son todas equivalentes matemáticamente. En términos de momento, un sistema está en equilibrio si el momento de sus partes es constante. En términos de velocidad, el sistema está en equilibrio si la velocidad es constante. En un equilibrio mecánico rotacional, el momento angular del objeto se conserva y el par neto es cero[2]. De forma más general, en los sistemas conservativos, el equilibrio se establece en un punto del espacio de configuración en el que el gradiente de la energía potencial con respecto a las coordenadas generalizadas es cero.
Vectores de fuerza y equilibrio de partículas
Notas sobre la Conservación del Momento y el Equilibrio de una Partícula – Junta de Andhra Pradesh Clase 11 FísicaRetroceso de la Ley de Conservación del Momento y el Equilibrio de una PartículaResumenVideosReferenciasLa Ley de Conservación del Momento establece que el momento total de un sistema aislado de partículas que interactúan se conserva. Para un sistema aislado, no hay fuerzas externas que actúen sobre él. Apliquemos esta ley a la colisión directa entre dos cuerpos A y B.
Equilibrio de una partícula: Cuando la fuerza externa neta que actúa sobre una partícula es cero, se dice que la partícula está en equilibrio. Aplicando la Primera Ley del Movimiento de Newton a esta situación, podemos decir que la partícula está en reposo o en movimiento uniforme. Cuando la partícula está en reposo, decimos que la partícula está en equilibrio estático y cuando el cuerpo tiene movimiento uniforme, decimos que la partícula está en equilibrio dinámico.
Cuando dos fuerzas actúan sobre una partícula y la mantienen en equilibrio, entonces ambas fuerzas deben ser iguales en magnitud pero opuestas en dirección y las dos fuerzas deben ser colineales. Cuando tres fuerzas actúan sobre una partícula y la mantienen en equilibrio, las tres fuerzas deben ser coplanares. La resultante de dos fuerzas cualesquiera es igual y opuesta a la tercera fuerza. Esta tercera fuerza se llama fuerza de equilibrio. La suma vectorial de las tres fuerzas debe ser igual a cero. Cuando un número n de fuerzas actúan sobre una partícula y la mantienen en equilibrio, la suma vectorial de las n fuerzas debe ser igual a cero.keyboard_arrow_leftSummaryThe Law of Conservation of Momentum states that the total momentum of an isolated system of interacting particles is conserved. Para un sistema aislado, no hay fuerzas externas actuando sobre él. Apliquemos esta ley a la colisión directa entre dos cuerpos A y B.
Equilibrio de una partícula en mecánica
Fíjate en que el tamaño izquierdo de la ecuación dice “suma de las fuerzas”, lo que significa que hay que sumar todas las fuerzas en esa dirección. En la estática, todas se anulan. Si no estás seguro de si algo está en movimiento estático, suma las fuerzas y mira si son iguales a 0.
La Segunda Ley de Newton establece que la fuerza ejercida sobre un objeto es igual a la masa del objeto por la aceleración que experimenta. Por lo tanto, si sabemos que la aceleración de un objeto es igual a cero, podemos suponer que la suma de todas las fuerzas que actúan sobre el objeto es cero. Las fuerzas individuales que actúan sobre el objeto, representadas por los vectores de fuerza, pueden no tener una magnitud cero, pero la suma de todos los vectores de fuerza siempre será igual a cero para los objetos en equilibrio.
El primer paso para encontrar las ecuaciones de equilibrio es dibujar un diagrama de cuerpo libre del cuerpo que se está analizando. Este diagrama debe mostrar todos los vectores de fuerza conocidos y desconocidos que actúan sobre el cuerpo. En el diagrama de cuerpo libre, proporcione valores para cualquiera de las magnitudes o direcciones conocidas para los vectores de fuerza y proporcione nombres de variables para cualquier incógnita (ya sea magnitudes o direcciones).
Equilibrio de una partícula ejemplos
Un objeto puede ser idealizado como una partícula de tamaño despreciable y con o sin masa. Cuando las fuerzas actúan sobre una partícula, no crean tendencia de momento en la partícula. Véase el capítulo 1 para una mayor explicación de las partículas.
El que un cuerpo pueda ser considerado como una partícula o no, depende del problema y de la información que queramos calcular. Por ejemplo, un anillo mostrado en la Fig. 5.1 está sometido a tres fuerzas cuyas líneas de acción confluyen en el centro del anillo. Debido a la transmisibilidad de las fuerzas, éstas pueden deslizarse (a lo largo de sus líneas de acción) para encontrarse en el centro sin cambiar sus efectos. Por lo tanto, el sistema puede tratarse como tres fuerzas que actúan sobre una partícula situada en el centro del anillo.
Para facilitar el análisis de las fuerzas puede utilizarse un diagrama de cuerpo libre (FBD). El FBD de una partícula se consigue aislando la partícula de su entorno (partícula libre). El FBD de una partícula consiste en la partícula, representada como un punto, y las fuerzas concurrentes que actúan sobre la partícula. Véase más información sobre la FBD en el capítulo 4 . A modo de ejemplo, la Fig. 5.2 muestra cómo un anillo tirado por tres fuerzas de cable se idealiza como una partícula sujeta a tres fuerzas.
