Equilibrio Estático

Simulador de Grúa Torre
Peso de la carga
Peso del contrapeso
Peso estructural
Reacción del suelo
Momento estabilizante
Momento desestabilizante
Centro de gravedad
Diagrama de cuerpo libre
El sistema aislado es la grúa completa. Actúan sobre ella 5 fuerzas: peso del contrapeso (Pc) hacia abajo en el extremo del brazo izquierdo, peso de la carga (Pl) y del carro (Pt) hacia abajo en la posición del carro, peso estructural (Pe) hacia abajo en el pivote (x = 0), y la reacción normal del suelo (N) hacia arriba en la base de la torre.
Ecuaciones de equilibrio
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Análisis conceptual
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Guía de uso

Laboratorio de Mecánica: Estática y equilibrio en una grúa

Objetivo: Analizar las condiciones de equilibrio estático de un cuerpo rígido mediante el estudio de las fuerzas y momentos de torsión (torques) que actúan sobre la estructura de una grúa torre. Descripción breve: Simulación interactiva que permite explorar el comportamiento de un sistema estructural sometido a diferentes cargas. Facilita la comprensión de la primera y segunda condición de equilibrio, permitiendo calcular la tensión en los cables de soporte y las fuerzas de reacción en el eje o punto de apoyo de la pluma:
[latex] \sum \vec{F} = 0 \quad \rightarrow \quad \sum \vec{\tau} = 0 \quad \text{donde} \quad \tau = F \cdot d \cdot \sin(\theta) [/latex]
Cómo usar (pasos):
  • Modificar la posición y la masa del bloque de carga suspendido a lo largo del brazo horizontal (pluma).
  • Ajustar la masa y ubicación del contrapeso en el extremo opuesto para estabilizar la estructura.
  • Variar el ángulo de inclinación del cable tensor o de la pluma para observar cómo se redistribuyen los esfuerzos mecánicos.
  • Activar el diagrama de cuerpo libre (DCL) en tiempo real para visualizar los vectores de peso, tensión y las componentes de la fuerza de reacción en la base.
  • Registrar los valores de las distancias y fuerzas para verificar analíticamente que la suma de momentos respecto a cualquier punto de pivote sea igual a cero.
Parámetros ajustables: Masa de la carga ([latex]kg[/latex]), masa del contrapeso, longitud de los brazos de la grúa ([latex]m[/latex]), posición de los componentes y ángulo del cable.

Resultados esperados / observaciones: Se comprueba que para mantener la estabilidad, a mayor distancia de la carga respecto al eje (mayor brazo de palanca), se requiere un contrapeso mayor o situado a mayor distancia en el lado opuesto. Si la suma de los torques no se anula, el sistema experimenta una aceleración angular, rompiendo el estado de equilibrio estático.