2. La estática es la rama de la mecánica que estudia
las condiciones que deben tener las fuerzas que
actúan sobre un cuerpo o sistema para mantenerlo
en equilibrio.
ESTÁTICA
FUERZA
El concepto de fuerza nos da una descripción cualitativa de la
interacción entre dos cuerpos o entre un cuerpo y su entorno. Cuando
empujamos un auto atascado en la nieve, ejercemos una fuerza sobre
él. Cuando dos partículas interactúan podemos asegurar que se provoca
un par de fuerzas de igual magnitud y dirección opuesta.
La fuerza es un vector. Para describir una fuerza debemos indicar:
El punto de aplicación, es decir, el punto en que la fuerza actúa sobre
el cuerpo;
La dirección, es decir, la recta a lo largo de la cual actúa la fuerza;
Su magnitud, la cantidad que describe "cuánto" o "qué tan fuerte" la
fuerza empuja o tira.
Debido a que las fuerzas son vectores, se deben utilizar las reglas de la
adición vectorial para obtener la fuerza resultante sobre un partícula.
3. PRIMERA LEY DE NEWTON (LEY DE INERCIA)
"Un objeto en reposo permanece en reposo y
un objeto en movimiento continuará en
movimiento con una velocidad constante (es
decir, velocidad constante en una línea recta) a
menos que experimente una fuerza externa que
lo obligue
a cambiar dicho estado"
Esta proposición se denomina la primera Ley de
Newton, conocida también como la Ley de Inercia.
Fue inicialmente propuesta por Sir Isaac Newton
(1642-1727), es otra forma de expresar la idea de
Galileo.
CUIDADO La primera Ley de Newton es válida
solo para sistemas inerciales de
referencia.
Dicho simplemente, las cosas tienden a seguir
haciendo lo que ya estaban haciendo.
4. UNIDADES DE FUERZA Y MASA
La unidad de la fuerza del S.I. es el Newton, que se define:
Un Newton es la cantidad de fuerza que al actuar sobre una masa de 1 kg
produce una aceleración de un metro por segundo al cuadrado.
Podemos expresar en términos de las siguientes unidades fundamentales masa,
longitud y tiempo.
Sistema de unidades Masa Aceleración Fuerza
S.I. kg m/s2 N kg.m/s2
UNIDADES DE FUERZA, MASA Y ACELERACIÓN
5. TERCERA LEY DE NEWTON
Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, también éste ejerce
una fuerza sobre aquel. Estas dos fuerzas siempre tienen la misma
magnitud y dirección contraria.
El enunciado matemático de la tercera ley es:
Esta ley es equivalente a establecer que las fuerzas ocurren siempre en
pares o que no puede existir una fuerza aislada individual.
La fuerza que el cuerpo B ejerce sobre el cuerpo A se conoce como
"acción" (FAB). La fuerza que el cuerpo A ejerce sobre el cuerpo B se
conoce como "reacción" (FBA). En realidad cualquier fuerza puede
marcarse como acción o reacción.
En todos los casos, las fuerzas de acción o de reacción actúan sobre
objetos diferentes.
Esta es la tercera Ley de movimiento de Newton, nuevamente una
consecuencia de la definición de fuerza. Se le denomina algunas veces
como Ley de acción y reacción.
F = -FAB BA
6. COMPRESIÓN (C).- Es la fuerza interna que
se presenta en materiales rígidos cuando
trabajan como conductores de fuerza.
Tienden a empujar a los cuerpos a los cuales
están apoyados.
REACCIÓN (R).- Es la fuerza de reacción que
presenta una superficie cuando un cuerpo
esta apoyado sobre esta. Por ser
perpendicular al plano de apoyo se le suele
denominar “Normal”.
TÉRMINOS UTILIZADOS
NN
N F
7. TENSIÓN (T).- Es la fuerza interna que se
presenta en cables, cadenas, alambres
adecuadamente estirados. Tienden a jalar a
los cuerpos a loa cuales están asociados.
PESO (W).- Es la fuerza de atracción
gravitacional que ejerce la tierra sobre cualquier
cuerpo que se encuentra sobre su superficie. Esta
orientada hacia abajo.
W
W
W
T
T
8. EQUILIBRIO MECÁNICO Un cuerpo están en equilibrio mecánico cuando se
encuentra en estado de reposo o de Movimiento
Rectilíneo Uniforme.
V = 0 a = 0
V = 0
a = 0
V = 0
a = 0
Velocidad Constante
a = 0
9. En todo resorte (muelle), la fuerza aplicada es
directamente proporcional a la deformación
LEY DE HOOKE
F= K.x
K:Constante de elasticidad
del resorte, se mide en
N/m.
X:Deformación longitudinal,
se mide en metros.
10. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (D.C.L.)
Es la representación gráfica de las fuerzas que
actúan sobre un cuerpo. Para esto se realiza lo
siguiente:
1.Se aisla al cuerpo de todo el sistema.
2.Se representa al peso del cuerpo mediante un
vector dirigido siempre hacia el centro de la Tierra.
3.Si existieran superficies en contacto, se representa
a la reacción mediante un vector perpendicular a
dichas superficies y empujando siempre al cuerpo.
4.Si hubiesen cuerdas o cables, se representa a la
tensión mediante un vector que está siempre
jalando al cuerpo, previo corte imaginario.
5.Si existiesen barras comprimidas, se representa a
la compresión mediante un vector que está
siempre empujando al cuerpo, previo corte
imaginario.
N1 N2
W
W
N
12. EQUILIBRIO ESTÁTICO DE UNA PARTÍCULA
Una partícula se encuentra en equilibrio relativo si la suma de todas las fuerzas que actúan
sobre ella es cero; esto es:
Si el objeto se trata de una partícula, ésta es la única condición que debe satisfacerse para el
equilibrio. Esto significa que si la fuerza neta sobre la partícula es cero:
La partícula permanece en reposo relativo (si originalmente estaba en reposo) o; se mueve con
velocidad constante (si originalmente estaba en movimiento).
0F
13. 1. Realizar los D.C.L. de los cuerpos
seleccionados en cada gráfico:
2. Indicar el diagrama de cuerpo libre (DCL) del
bloque en equilibrio (las cuerdas están
tensionadas):
A) B) C)
D) E)
14. 3.- Una cubeta de pintura tiene un peso total de 40 N
y esta amarrada al techo, como se ve en la figura,
determine las tensiones de las cuerdas.
a) 20 b) 30 c) 40
d) 50 e) 60
4.-Un bloque de madera de 15 N descansa sobre un
plano inclinado liso amarrado a una estaca mediante
una cuerda, determine la tensión de la cuerda.
a) 5 b) 6 c) 7
d) 8 e) 9
15. 5.- Un cable de acero sostiene un elevador de 5000 N;
Determine cual es la tensión en el cable cuando el
ascensor sube su velocidad constante transportando
un pasajero de 700 N.
a) 5000 b) 3200 c) 5700
d) 700 e) 8000
6.- Se muestra un sistema que esta en equilibrio, no
hay fricción con el plano inclinado, determine el
peso en N si el otro bloque pesa 100 N
a) 10 b) 30 c) 50
d) 80 e) 60
16. 7.- Determine con que fuerza el hombre debe tirar
de la cuerda de modo que la carga de 800 N
suba a la velocidad constante; desprecie el peso
de las poleas.
a) 200 b) 100 c) 400
d) 500 e) 1000
8.- Determine el peso del cuerpo A en la figura que se
muestra.
a) 24 b) 48 c) 64
d) 20 e) 80
17. 9.- Un limpia ventanas pesa 600 N y se suspende
a si mismo empleando una canastilla de 120 N y
una polea, con que fuerza debe jalar para subir a
velocidad constante.
a) 320 b) 360 c) 340
d) 310 e) 350
10.- Una pelota rígida de peso “w” se ha colocado en el
ángulo que forman una pared vertical y un plano
inclinado, determine sus respectivas reacciones
normales.
18. 11.- Se tiene un resorte de 50 cm de longitud
natural, cuya constante de rigidez es de 600
N/m. si dividimos el resorte en dos partes cuyas
longitudes son 20 cm y 30 cm; determine que
valor tendrá la constante de rigidez de cada
parte
Rpta:________________
10.- Del siguiente grafico, determine el modulo de la
tensión que soporta la cuerda que sostiene el bloque
de 8 kg en reposo.
a) 32 b) 36 c) 34
d) 35 e) 40
