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FísicaCurso: Física General
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S
Sesión Nº 8 : Estática
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
Estática
Concepto de fuerza
Primera Ley de newton
Tercera Ley de Newton
Primer Principio de equilibrio (Fuerzas concurrentes sobre una partícula)
Segundo Principio de equilibrio (Fuerzas no concurrentes sobre un cuerpo rígido)
• Sears y Zemansky• Alonso y Finn
Estática• Bibliografía
• Definición de estática:• Estática es la rama de la mecánica de sólidos
que estudia las leyes y condiciones que deben cumplir las fuerzas que actúan sobre los cuerpos para encontrarse en estado de equilibrio.
Estática
Estática
• Equilibrio mecánico:• Un cuerpo esta en equilibrio mecánico
cuando se halla en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme. También se dice que un cuerpo esta en equilibrio cuando su aceleración total es cero.
Estática
• Clases de equilibrio mecánico:• EQUILIBRIO ESTATICO• Un cuerpo esta en equilibrio estático
cuando se encuentra en reposo.
v= 0a= 0
v= 0a= 0
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
Estática
EQUILIBRIO CINETICO• Se llama así cuando el cuerpo se
encuentra en movimiento rectilíneo uniforme.
V=cte
a=0
V=cte
a=0
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
• En todo fenómeno de equilibrio participan principalmente dos nuevas magnitudes físicas : la fuerza y el torque.
• En la primera parte de nuestro estudio estudiaremos solo la fuerza y su importancia en el equilibrio de los cuerpos.
• En la segunda parte de nuestro estudio estudiaremos el torque y su importancia en el equilibrio de los cuerpos.
Estática
• Concepto de Fuerza• Fuerza es una magnitud física vectorial, que
surge cada vez que dos cuerpos interactúan; ya sea por contacto o a distancia. Generalmente asociamos las ideas de fuerza con los efectos de jalar, empujar, comprimir, tensar, atraer, repeler, etc.
• La fuerza por ser una magnitud vectorial queda definida con su intensidad (módulo), dirección, sentido y punto de aplicación.
Estática
• Medición de una fuerza• La intensidad de s fuerzas se miden por
el efecto de deformación que ellas producen sobre los cuerpos elásticos.
• Robert Hooke (1635 – 1703) Inglés, descubre la relación empírica entre la fuerza aplicada y la deformación producida, que se expresa por:
F = k x
F = fuerza aplicada (N)
K = Constante de elasticidad (N/m)
X = deformación del resorte (m)
Estática
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
• Unidades de la fuerza• 1 Newton (N) = 1 Kg (m/s2)........S I mks Es la cantidad de fuerza neta que proporciona
una celeración de 1 metro por segundo al cuadrado a un cuerpo de un kilogramo de masa.
• 1 dina = 1 g (cm/s2).................. S I cgs• 1 Kilopondio = 1 utm (m/s2)......S Tco. 1 Kp = 1 Kg f = 9.8 N 1 utm = 9.8 Kg
Estática
• Composición de fuerzas:• Para hallar la resultante de un conjunto de
fuerzas, no basta con sumarlas vectorialmente, se debe tener en cuenta el punto de aplicación de la resultante, dado que dos fuerzas iguales no siempre producen los mismos efectos.
Estática
Estática
Fuerzas concurrentes:Se componen de igual forma que los vectores concurrentes. El punto de aplicación de la resultante es el punto de concurrencia de las fuerzas. F1
F2
F3
Fn
FR= F1 + F2 + F3 +... Fn
FR
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
EstáticaFuerzas no concurrentes:En este caso se agrupan las fuerzas de dos en dos y se suman trasladándose sobre sus líneas de acción. Las resultantes de cada par de fuerzas son trasladadas al punto de interseccción de sus líneas de acción, siendo este el punto de aplicación de la resultante total.
F1
F2
F3
F4
FR= F1 + F2 + F3 + F4
FR
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
Clases de fuerzas
Fuerzas de contactoFuerzas de acción
a distancia (o de campo)
Fuerzas especiales
(Fuerza peso)
Estática
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
Estática
F. de contactoF. de acción a distancia
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
• Clases de fuerzas:• Fuerzas de contacto:
Son de interacción mutua, se presentan cuando los cuerpos interactuan a través de la superficie de contacto. Suelen llamarse según como actúan. Normal, de rozamiento, de contacto.
Estática
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
• Fuerzas de acción a distancia o de campo:
No necesitan contacto físico para interactuar; gravitación universal, fuerzas eléctricas, magnéticas.
Estática
Fuerzas especiales:
Fuerza peso
Es un caso especial de la fuerza de gravitación que actúa en la superficie de los planetas y su acción se ejerce por el campo gravitatorio.
Estática
W = mg
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
• La masa:• La masa de un cuerpo es la medida cuantitativa
de la inercia; es decir la capacidad del cuerpo de resistirse u oponerse al cambio de su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme, a movimientos de traslación. Cuanto mayor es la masa de un cuerpo mas se resiste a ser acelerado.
• Unidadaes de masa:• Kg : kilogramo• g : gramo• Utm: Unidad técnica de masa.• Lb : libra
Estática
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
• Primera ley de Newton:• Llamada también ley de inercia; establece
que: • Todo cuerpo permanece en estado de
reposo o de movimiento rectilíneo uniforme , a menos que actúe sobre él una fuerza resultante. Es decir para que un cuerpo posea una aceleración debe actuar sobre él una fuerza resultante.
Estática
V= 0 reposo
V= cte. MRU Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
FR= F1 + F2 + F3 +F4+ F5=0
Estática
F2
F5F4
F3 F1
Primera ley de Newton
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
• Tercera ley de Newton:• A toda fuerza de acción le corresponde otra
de reacción igual y opuesta . Es decir si un cuerpo ejerce una acción sobre otro, este último ejerce también una acción, del mismo módulo y dirección, pero de sentido contrario, sobre el primero.
• Observación: Las fuerzas de acción y reacción aparecen y desaparecen en forma simultanea y por actuar sobre cuerpos diferentes no se equilibran entre sí.
Estática
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
Tercera ley de Newton
Estática
A toda fuerza de acción le
corresponde otra de reacción igual y
opuesta
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
Estática
Tercera ley de Newton
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
• Fuerzas internas:• Son aquellas que se manifiestan en el interior
de los cuerpos, cuando estos son sometidos a efectos externos. Su explicación radica en el mundo atómico y molecular, pero presenta características macroscópicas.
Estática
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
• Tensión (T): • Llamada también tracción, es aquella fuerza
que aparece en el interior de un cuerpo flexible (cuerdas, alambres, etc) debido a fuerzas externas que tratan de alargarlo; oponinéndose a ello.
Estática
TT
F
FF
F
Corte imaginario
F = T
• Compresión (C): • Es aquella fuerza que aparece en el interior
de un cuerpo sólido rígido, cuando fuerzas externas tratan de comprimirlo; oponinéndose a ello.
Estática
Corte imaginario
F
FF
F
CCF = C
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
• Primera condición de equilibrio:
(Fuerzas concurrentes sobre una partícula)• Un cuerpo se encuentra en equilibrio de
traslación (velocidad cero o constante) cuando la suma total de las fuerza externas que actúan sobre él es cero.
Estática
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
Estática
Poligono vectorial cerrado
Problema 1.- Estática
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
Solución
Estática
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
Por condición de equilibrio
Estática
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
Estática
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
Estática
Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla
Problema 2.-
Estática
Por condición de equilibrio
Estática
Estática
Estática
N
N’
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