Física 1
Equilibrio traslacional
Introducción
Toda fuerza aplicada a un cuerpo en equilibrio, le
produce una aceleración lineal, es decir, una traslación
acelerada. Por esta razón, para evitar esto es necesario que exista una
fuerza que equilibre esta acción, consiguiendo que todas las fuerzas que
se apliquen sobre dicho cuerpo se contrarresten, de tal
manera que la fuerza neta aplicada sea igual a cero.
Estas consideraciones se enuncian en la primera condición de equilibrio
Para que un cuerpo se encuentre en equilibrio
de traslación es necesario que la suma de fuerzas que actúen
sobre el sea igual a cero (∑F = 0).
Para vectores cartesianos esta
condición queda expresada
∑Fx = 0
∑Fy = 0
Por ejemplo, cuando un cuerpo cuelga de un techo por medio de dos cuerdas (T1 y
T2) se cumple la primera condición de equilibrio, ya que de no ser
así este caería al suelo. El peso de la lampara queda
contrarrestado con la fuerza que ejercen las dos cuerdas que actúan en
sentido contrario al peso del cuerpo.
Objetivo
El alumno comprobara la primera condición de equilibrio en un caso practico.
Metodología
1. Arma el dispositivo del experimento como lo indica la figura, bajo las siguientes condiciones
d). Que la unión de los cordones coincida con el centro del disco en todos los
casos.
b). Que los cordones formen angulos iguales con la horizontal del
disco y que no estén muy tensos.
c). Que los ejes de las poleas se encuentren a lamisma altura y en el mismo plano.
2. Coloca en el porta pesas una pesa de 50grs fza.
3. Toma las lecturas de los dinamómetros y de los angulos que
forman los cordones con la horizontal.
4. Con el peso y los angulos obtenidos, calcula analíticamente
las tensiones de los cordones aplicando la primera condición de
equilibrio.
5. Compara los datos calculados, con las lecturas de los dinamómetros y
comenta los resultados con tus compañeros y profesor.
 Seudoplásticos (Fluidos de esfuerzo adelgazante: shear
thinnig fluid) - La curva inicia abruptamente, lo que indica una alta
viscosidad aparente, luego la pendiente disminuye al aumentar el gradiente de
velocidad. - Ejemplos: suspensiones acuosas de arcillas, melazas, pulpa de
papel.
 Dilatantes (Fluidos de esfuerzo espesante: shear thickening
fluid) - La curva empieza con una pendiente baja, lo que indica una baja
viscosidad aparente, luego la pendiente aumenta al incrementar el gradiente de
velocidad. - Ejemplos: dióxido de titanio, mantequilla de maní, arena de playa.
 Plásticos Bingham - Requieren el desarrollo de un
nivel significativo de tensión de corte antes de que empiece el flujo. Cuando empieza el flujo se tiene una curva lineal, lo cual indica
una viscosidad aparente constante. - Ejemplos: chocolate, mostaza, crema
dental, mayonesa.
Fluidos no newtonianos dependientes del
tiempo de aplicación del esfuerzo cortante
 Tixotrópicos
- La viscosidad aparente decrece con el tiempo de aplicación del esfuerzo de corte, para recuperar su estructura
el fluido debe reposar un cierto tiempo que será específico para cada fluido. -
Ejemplos: algunos aceites de petróleo crudo, tinta de impresión, el nailón,
algunas jaleas.
 Reopécticos
- La viscosidad aparente aumenta con el tiempo de aplicación del esfuerzo de
corte. Para estos la estructura del fluido no se recobrará
completamente a menos que sea sometido a un pequeño esfuerzo de corte. -
Ejemplos: pasta de yeso.
Fluidos Viscoelásticos
- Los materiales en los que la viscosidad yelasticidad son influyentes en un rango específico de esfuerzo y deformación se denominan
viscoelásticos. En otros términos, un material
viscoelástico es el que se comporta como
un fluido de alta viscosidad y un sólido de baja elasticidad. - Las propiedades
elásticas, les permite a este tipo de fluidos volver a
su posición inicial después de la deformación que ocurre durante su flujo.
- Ejemplos: ácido hialurónico, goma xantana, fluidos corporales (sangre,
líquido sinovial, líquido cefalorraquídeo) y otras estructuras como músculo líso y
cardiaco, y proteínas.
Comportamiento de algunos biofluidos
 SANGRE Experimentos han mostrado lo siguiente
Suero (plasma sin fibrinógeno): Fluido newtoniano Plasma (suero más
fibrinógeno): Fluido newtoniano
Sangre entera (plasma, eritrocitos, leucocitos, etc):
-Fluido newtoniano: en vasos sanguíneos de diámetro donde la velocidad de corte
es superior a los 100s-1. grande
- Fluido no newtoniano: en pequeñas arterias y capilares donde la
velocidad de corte es muy baja.
- Explicación al comportamiento no newtoniano de la sangre: los eritrocitos con
las moléculas de fibrinógeno adhiriéndose a su superficie, tienden a pegarse
formando una especie de rollos “rouleaux”. - El
comportamiento no newtoniano exhibido por la sangre entera es una combinación
de características del
fluido Bingham y seudoplástico. - La relación entre el esfuerzo y la velocidad
de corte para la sangrepuede ser descrita por la siguiente ecuación empírica
conocida como
la Ecuación de Casson
ï´ rz  ï´ o  S ï€
dVz dr
ï´o
: representa el hecho que una fuerza mínima debe ser aplicada ala sangre
estancada antes de que esta fluya. Para sangre normal a 37°C: ï´o=0.04
dinas/cm2
S: constante
Factores que afectan la viscosidad de la sangre
 Hematocrito
%H aumenta
μ aumenta
 Temperatura
T aumenta μ disminuye
 Velocidad: debido a las carácterísticas viscoelásticas
El modelo cinetico de las particulas microscopicas - Clausius, Clausius'
