1. MOMENTO DE UNA FUERZA FISICA EXPERIMENTAL I
1. OBJETIVO
 Establecer el concepto de momento de una fuerza y hallar la relación entre
momento, fuerza y brazo.
 Conocer la aplicación de la segunda condición de equilibrio en cuerpos
homogéneos.
2. FUNDAMENTO TEORICO
¿QUÉ ENTENDEMOS POR FUERZA?
En física, cualquier acción o influencia que
modifica el estado de reposo o de movimiento
de un objeto. La fuerza que actúa sobre un
objeto de masa m es igual a la variación del
momento lineal (o cantidad de movimiento) de dicho objeto respecto del tiempo.
Si se considera la masa constante, para una fuerza también constante aplicada a un
objeto, su masa y la aceleración producida por la fuerza son inversamente
proporcionales. Por tanto, si una fuerza igual actúa sobre dos objetos de diferente
masa, el objeto con mayor masa resultará menos acelerado.
Las fuerzas se miden por los efectos que producen, es decir, a partir de las
deformaciones o cambios de movimiento que producen sobre los objetos. Un
dinamómetro es un muelle o resorte graduado para distintas fuerzas, cuyo módulo
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2. MOMENTO DE UNA FUERZA FISICA EXPERIMENTAL I
viene indicado en una escala. En el Sistema Internacional de unidades, la fuerza se
mide en newtons: 1 newton (N) es la fuerza que proporciona a un objeto de 1 kg de
masa una aceleración de 1 m/s2.
COMPONENTES DE UNA FUERZA:
Con frecuencia, sobre un cuerpo actúan
simultáneamente varias fuerzas. Puede
resultar muy complejo calcular por
separado el efecto de cada una; sin
embargo, las fuerzas son vectores y se
pueden sumar para formar una única
fuerza neta o resultante (R) que permite
determinar el comportamiento del cuerpo.
SISTEMA DE FUERZA COPLANARES
Sistema de Fuerzas Concurrentes
Las líneas de acción de las fuerzas que forman el sistema se localizan en un plano y
todas ellas se intersectan en un punto.
Sistema de Fuerzas No Concurrentes No Paralelas
Las líneas de acción de las fuerzas que forman el sistema están en un plano y no
tienen un punto de concurrencia.
Sistema de Fuerzas No Concurrentes Paralelas
Las líneas de acción de las fuerzas del sistema no tienen un punto de concurrencia y
son todas paralelas.
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3. MOMENTO DE UNA FUERZA FISICA EXPERIMENTAL I
MOMENTO DE UNA FUERZA
El momento de una fuerza es una magnitud vectorial cuyo valor indica la tendencia
de rotación que provoca una fuerza aplicada sobre un cuerpo, respecto a un punto
llamado Centro de Rotación. Su valor se calcula multiplicando el modulo de la
fuerza por su brazo de palanca, que viene a ser la distancia del centro de rotación (o
centro de giro) a la línea de acción de la fuerza.
El momento de una fuerza vendría ser el producto de dicha fuerza por la distancia
perpendicular a un determinado eje de giro. Cuando se aplica una fuerza a una
puerta pesada para abrirla, la fuerza se ejerce perpendicularmente a la puerta y a la
máxima distancia de las bisagras. Así se logra un momento máximo.
Para que haya equilibrio, las componentes horizontales de las fuerzas que actúan
sobre un objeto deben cancelarse mutuamente, y lo mismo debe ocurrir con las
componentes verticales. Esta condición es necesaria para el equilibrio, pero no es
suficiente. Por ejemplo, si una persona coloca un libro de pie sobre una mesa y lo
empuja igual de fuerte con una mano en un sentido y con la otra en el sentido
opuesto, el libro permanecerá en reposo si las manos están una frente a otra. (El
resultado total es que el libro se comprime). Pero si una mano está cerca de la parte
superior del libro y la otra mano cerca de la parte inferior, el libro caerá sobre la
mesa. Para que haya equilibrio también es necesario que la suma de los momentos
en torno a cualquier eje sea cero.
Si se empujara la puerta con la misma fuerza en un punto situado a medio camino
entre el tirador y las bisagras, la magnitud del momento sería la mitad. Si la fuerza
se aplicara de forma paralela a la puerta (es decir, de canto), el momento sería nulo.
Para que un objeto esté en equilibrio, los momentos dextrógiros (a derechas) en
torno a todo eje deben cancelarse con los momentos levógiros (a izquierdas) en
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4. MOMENTO DE UNA FUERZA FISICA EXPERIMENTAL I
torno a ese eje. Puede demostrarse que si los momentos se cancelan para un eje
determinado, se cancelan para todos los ejes.
M = F.d
M: valor del movimiento de la
fuerza F
F: valor de la fuerza
d: brazo de palanca
La dirección del vector momento, por convención, es perpendicular al plano de
rotación y su sentido queda determinado por la “Regla de la mano derecha” o
“regla del tirabuzón”. Dicho vector se considera aplicado en el centro de rotación.
𝑴𝒐 𝑹 = 𝑴𝒐 𝟏 + 𝑴𝒐 𝟐 + 𝑴𝒐 𝟑 + ⋯+ 𝑴𝒐 𝒏
𝑭 𝑭 𝑭 𝑭 𝑭
TEOREMA DE VARIGNON
El momento de la resultante de un
sistema de fuerzas cualesquiera
(concurrentes o no), respecto de un
punto cualquiera del plano, es igual a
la suma de los momentos de las
fuerzas componentes del mismo
sistema, respecto de dicho punto.
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5. MOMENTO DE UNA FUERZA FISICA EXPERIMENTAL I
3. MATERIALES
SOPORTE BALANZA
PORTAPESAS JUEGO DE PESAS
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6. MOMENTO DE UNA FUERZA FISICA EXPERIMENTAL I
4. PROCEDIMIENTO
1. PASO: Disponga la palanca de primer género, tal como está representada en la
figura.
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7. MOMENTO DE UNA FUERZA FISICA EXPERIMENTAL I
2. PASO: Cuelgue de una porta pesas una pesa cualquiera 𝒎 𝟏 y colocar el
masa superior a 𝑚1 que designaremos 𝒎 𝒊 , y
portapesas en el extremo. En el otro porta pesas coloque cualquier pesa de
siempre encontraremos una
posición para la cual la palanca estará horizontal.
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8. MOMENTO DE UNA FUERZA FISICA EXPERIMENTAL I
5. CALCULOS Y RESULTADOS
Para cada fuerza 𝑓1 (suma del peso 𝑚1 y del porta pesas) que se ejerza en un extremo
de la palanca, o sea, con brazo 𝑙1 existirá una familia infinita de parejas 𝑓1 . 𝑙1 tales
que 𝑓1 . 𝑙1 = 𝑐𝑡𝑒. Esa constante es el momento, o sea, Momento = Fuerza x Brazo,
siempre que la fuerza y el brazo sean perpendiculares entre sí.
EXPERIENCIA REALIZADA EN EL LABORATORIO DE FÍSICA
Sabemos que la varilla es homogénea, por lo tanto el peso de la varilla es
proporcional a su longitud.
DATOS:
 Masa de la varilla: 400g.
 Masa 1: 500g.
 Masa 2: 315g.
 Longitud de la varilla: 60 cm
Entonces
m1 = 500 g. = 0, 5 Kg
F1 = m1.g = 5N
m2 = 316 g. = 0.315 Kg
F2 = m2.g = 3.15N
W1 (d1 ) = W2 (d2 )
5N ( 0.465 m) = 3.15N ( 0.735m )
2.325 ≅ 2.316
∴ 𝟐. 𝟑𝟐 = 𝟐. 𝟑𝟐
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9. MOMENTO DE UNA FUERZA FISICA EXPERIMENTAL I
EXPERIMENTO “MOMENTO DE UNA FUERZA”
26.5cm 33.5cm
500g
315g
Por lo tanto: Se cumple la segunda condición de equilibrio en la experiencia
realizada.
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10. MOMENTO DE UNA FUERZA FISICA EXPERIMENTAL I
6. CUESTIONARIO
1. ¿Qué sucedería si 𝒎 𝒊 < 𝒎 𝟏 ?
Si el peso mi es menor que el peso 𝑚1 en el sistema no se mantiene en equilibrio
horizontalmente, más bien el sistema se inclinaría en torno a su eje en la dirección
de la fuerza del peso m1.
Observamos que si m1 < mi la barra está en posición horizontal por tanto esta en
equilibrio. Pero si 𝒎 𝒊 < 𝒎 𝟏 entonces la barra se inclinaría en sentido antihorario
por tanto la barra no estaría en posición horizontal.
2. ¿Qué sucedería si 𝒎 𝟏 no se colgase del extremo?
Si no se colgase m1 en el extremo no se cumpliría la segunda condición de
dirección a la fuerza de mi .
equilibrio, por lo que la palanca giraría hacia abajo por acción de la gravedad con
Un ejemplo de lo que sucedería si no hubiera la masa 𝐦 𝟏
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11. MOMENTO DE UNA FUERZA FISICA EXPERIMENTAL I
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12. MOMENTO DE UNA FUERZA FISICA EXPERIMENTAL I
3. ¿Por qué se aconseja que se obtenga el brazo 𝒍 𝒊 en función
de 𝒇 𝒊 y no al revés?
Se recomienda que en este experimentó, si queremos mantener la barra en
posición de equilibrio horizontal respecto a un punto determinado de su centro de
giro, debemos regular las longitudes aumentando o disminuyendo de acuerdo a
las pesas para lograr nuestro objetivo por la cual la barra debe tener un peso fijo, o
mejor dicho que el peso será independiente de la longitud de la barra.
Si consideramos la independencia en forma invertida, es decir que la longitud del
brazo actúa como variable independiente, necesitaremos de varios pesos para
lograr el equilibrio horizontalmente.
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