Este documento describe un experimento de laboratorio sobre momentos de fuerzas. El objetivo es determinar experimentalmente el efecto del momento producido por una fuerza sobre un cuerpo rígido. Los estudiantes calcularán y compararán los momentos de fuerzas aplicadas a distancias diferentes de un punto de referencia en una regla, para verificar que el sistema está en equilibrio.

1. PRÁCTICA No. 6
MOMENTO CON RESPECTO A UN PUNTO
LAB. FUNDAMENTOS DE MECANICA 1
LABORATORIO DE: FUNDAMENTOS DE MECÁNICA.
TEMA: CONCEPTOS BASICOS DE ESTÁTICA.
SUBTEMA: DESCRIPCION DE DIVERSOS TIPOS DE FUERZAS Y DE LOS
EFECTOS PRODUCIDOS POR ELLAS.
PERSONAL: PROFESORES DE LA ASIGNATURA O
PERSONAL DOCENTE CAPACITADO PARA
IMPARTIR EL LABORATORIO.
LUGAR: LABORATORIO DE MECÁNICA.
Normas de seguridad
• Trabajar dentro de la línea de seguridad
• No comer alimentos dentro del laboratorio
• Manejar con precaución el equipo para evitar accidentes
Equipo de seguridad
•Bata de laboratorio

2. PRÁCTICA No. 6
MOMENTO CON RESPECTO A UN PUNTO
LAB. FUNDAMENTOS DE MECANICA 2
ACTIVIDAD DEL ALUMNO
Previamente a la realización de esta práctica se deberá entregar totalmente resuelto
el siguiente cuestionario, aplicando los conceptos teóricos expuestos en clase.
1. Hacer un resumen de dos cuartillas de la siguiente dirección electrónica
http://www.youtube.com/watch?v=Siroe8Z0kRs&feature=BFa&list=PL08BBEE
35C013837A (clase 6, producto cruz entre vectores).
2. Resolver el problema propuesto en ls siguiente dirección electrónica
http://www.youtube.com/watch?v=lOnJWRId238&list=PL08BBEE35C013837A
&index=15 (clase 15: Problema 9, Producto cruz).
3. ¿Qué es un cuerpo rígido?
4. ¿Existe en la práctica el cuerpo rígido? Justifique su respuesta.
5. En la práctica de laboratorio ¿Dónde se encuentra el cuerpo que suponemos
rígido?
6. Explique la regla de la mano derecha del producto cruz.
7. ¿Por qué es necesario que se respete el orden de la formula M=rxF, que pasa
si pongo M=Fxr?
8. ¿Qué diferencia y semejanza existen entre estos conceptos:
a) Momento de una fuerza respecto a un punto.
b) Momento de una fuerza respecto a un eje.
9. ¿Qué es un par y como se relaciona con el concepto de momento?
10.Describa un sistema fuerza-par.
11.¿En qué momento, un sistema al aplicarle una fuerza, posee velocidad
angular?

3. PRÁCTICA No. 6
MOMENTO CON RESPECTO A UN PUNTO
LAB. FUNDAMENTOS DE MECANICA 3
OBJETIVO:
El alumno:
a) Determinara experimentalmente el efecto del momento producido por una
fuerza sobre un cuerpo.
ACTIVIDADES:
1) Determinar el momento de una fuerza con respecto a un punto de referencia.
SUSTANCIAS:
1 Tablero de pruebas.
1 Regla con soporte (EX5)
1 juego de pesas (D, E y F).
ASPECTOS TEÓRICOS:
En mecánica elemental se supone que la mayoría de los cuerpos son rígidos, siendo
un cuerpo rígido aquel que no se deforma. Sin embargo, las estructuras y maquinas
reales nunca son absolutamente rígidas sino que se deforman bajo las cargas a las
que están sujetas, aunque las deformaciones que experimentan suelen ser
pequeñas y no afectan de forma apreciable las condiciones de equilibrio o de
movimiento de la estructura en consideración.
Dos conceptos importantes asociados con el efecto de una fuerza sobre un cuerpo
rígido son:
a) Momento de una fuerza alrededor de un punto.
b) Momento de una fuerza alrededor de un eje.
Puesto que la determinación de estas cantidades requiere del cálculo de productos
vectoriales y productos escalares de dos vectores, es necesario que se dé una
explicación de estas herramientas matemáticas (pregunta 1 de actividad de alumno).
Otro concepto introducido en este tema es el de par, es decir, la combinación de dos
fuerzas que tienen la misma magnitud, líneas de acción paralelas y sentidos
opuestos. Como se a analizado en cursos de estática, cualquier sistema de fuerzas
que actúan sobre un cuerpo rígido puede sustituirse por un sistema equivalente que
consista en una fuerza y un par asociados a un punto dado. A este sistema básico
se le llama sistema fuerza-par.

4. PRÁCTICA No. 6
MOMENTO CON RESPECTO A UN PUNTO
LAB. FUNDAMENTOS DE MECANICA 4
El momento de una fuerza alrededor de un punto, tiene como objetivo conocer
mejor el efecto de una fuerza sobre un cuerpo rígido, este efecto depende de su
punto de aplicación.
Condiciones de equilibrio
La suma algebraica de los momentos de todas las fuerzas aplicadas a un cuerpo
con respecto a un eje cualquiera perpendicular al plano que las contiene debe ser
cero. Ello equivale a decir que la suma de los momentos respecto a un eje
cualquiera en el sentido de las agujas del reloj es igual a la suma de momentos en
sentido contrario y respecto al mismo eje.
Cuando se verifica esta condición, ningún momento o par aplicado al cuerpo estará
desequilibrado y, por tanto, este no poseerá aceleración angular. Dicho en otras
palabras, el sistema de momentos no modificación alguna en el movimiento angular
o de rotación del cuerpo. Si inicialmente se encontraba en reposo, continuara
indefinidamente en ese estado, y si inicialmente estaba en movimiento de rotación,
seguirá con él y a la misma velocidad angular (movimiento de rotación uniforme).
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA:
ACTIVIDAD I: DETERMINAR EL MOMENTO DE UNA FUERZA CON
RESPECTO A UN PUNTO DE REFERENCIA.
1) Se reconocerá cual es la regla EX5 (ver figura 1).
2) Se hará el arreglo de la regla EX5, fijándola con los tornillos al tablero de
pruebas (ver figura 2). El sistema no deberá tener rozamiento en sus partes
móviles.
3) Se colocaran un clip cada orificio que se encuentre en la parte inferior de la
regla.
4) Se procede a colocar un gancho en los orificios más lejanos de la regla, esto
es para poner ahí una pesa, se recomienda que sea del mismo peso para
que el alumno identifique la tendencia al giro de cada pesa, esto se hará
aplicando la regla de la mano derecha.
5) Se calcula el momento de cada fuerza a través de la siguiente fórmula:
( )( )OM F d sen
Donde:
OM = Momento aplicado con respecto al punto de referencia.

5. PRÁCTICA No. 6
MOMENTO CON RESPECTO A UN PUNTO
LAB. FUNDAMENTOS DE MECANICA 5
F
= Fuerza aplicada por las pesas.
d
= Distancia que existe desde el punto de referencia hasta el punto donde
se aplica la fuerza.
sen = Angulo que se forma entre el vector de la fuerza y el vector de
posición.
Como en este caso sen =1, ya que  =90o
, podemos usar la siguiente fórmula:
( )( )OM F d
Figura 1
6) Una vez efectuado el paso anterior, se realizara la suma de momentos.
Nota 1: en caso de haber elegido una polea, se deberá de tomar en cuenta el
ángulo forma esta fuerza con la regla, para encontrar la fuerza que realmente
se ejerce en ese punto.
7) Como el sistema se encuentra en equilibrio, se comprueba que la sumatoria
de momentos en ambos lados debe ser igual, esto es:
1 1 1( )( )M F d
y 2 2 2( )( )M F d
entonces 1 2M M
8) Se determinara las fuerzas y distancias, a partir de la sumatoria de
momentos para ir manteniendo el equilibrio del sistema. Esto es:
1 1 2 2( )( ) ( )( )F d F d
por lo tanto
1 1
2
2
( )( )F d
d
F

PUNTO DE REFERENCIA
1 cm 2 cm 2 cm 2 cm 2 cm 2 cm 6 cm 6 cm 2 cm 2 cm 2 cm 2 cm 2 cm 1 cm
34 cm
EX5

6. PRÁCTICA No. 6
MOMENTO CON RESPECTO A UN PUNTO
LAB. FUNDAMENTOS DE MECANICA 6
En caso de ser la fuerza mi incógnita,
1 1
2
2
( )( )F d
F
d

9) La primera prueba se hará con dos pesas iguales, esto es se hará igual a
como está la figura 2.
10) La segunda prueba se cambiara el valor de la pesa y se determinara la
distancia de manera teórica y se comprobara el equilibrio de manera práctica.
11)Ahora ponemos una distancia determinada y calculamos la fuerza que le
corresponde para el equilibrio.
Figura 2
Clips
Ganchos
Pesas de igual magnitud
FUERZA 1 FUERZA 2
EX5

7. PRÁCTICA No. 6
MOMENTO CON RESPECTO A UN PUNTO
LAB. FUNDAMENTOS DE MECANICA 7
TABLAS DE LECTURAS:
TABLA 6.1A.
Prueba Fuerza 1
(gr)
Fuerza 2
(gr)
Distancia 1
(cm)
Distancia 2
(cm)
1
2
3
4
5
6
7
MEMORIA DE CÁLCULOS:
El alumno hará un desarrollo DETALLADO de acuerdo a lo que se pide en la tabla
de resultados de forma limpia y ordenada.
TABLAS DE RESULTADOS:
TABLA 6.1B.
Prueba Momento 1
(gr-cm)
Momento 2
(gr-cm)
1
2
3
4
5
6
7

8. PRÁCTICA No. 6
MOMENTO CON RESPECTO A UN PUNTO
LAB. FUNDAMENTOS DE MECANICA 8
CUESTIONARIO No. 6
1) ¿Podemos aplicar el concepto de momentos en los motores eléctricos?
2) En caso de que la respuesta anterior sea positiva, describa como se aplicaría
el momento en un motor eléctrico.
3) ¿Qué relación existe entre la regla de la mano derecha y el concepto de
momento?
4) ¿Existe alguna relación entre la regla de la mano derecha con el flujo de la
corriente y el campo magnético? Justifique su respuesta.
5) Para que un sistema este en equilibrio ¿es necesario hacer la suma de
momentos, o solo basta con hacer la suma de fuerzas?
6) De acuerdo a los resultados obtenidos. ¿Estaremos hablando de un sistema
en equilibrio? Justifique su respuesta.
7) ¿Sería posible determinar la potencia de un motor con el dato del momento,
que otro dato faltaría en caso de ser afirmativa su respuesta?
8) ¿Por qué es más recomendable realizar todos los cálculos de momentos a
partir del producto cruz?
9) Investigar tres aplicaciones de momentos en el área de ingeniería eléctrica-
electrónica.
10)Investigar tres aplicaciones de momentos en el área de ingeniería mecánica.
BIBLIOGRAFÍA:
El alumno deberá de incluir toda aquella fuente de información a la que haya
recurrido.