Este documento presenta conceptos básicos de estática, incluyendo la definición de estática, conceptos como masa, fuerza, equilibrio y las leyes de Newton. Explica el diagrama de cuerpo libre (DCL) y cómo representar las diferentes fuerzas que actúan sobre un cuerpo, como peso, tensión y fuerza normal. Finalmente, presenta ejemplos y problemas para que los estudiantes apliquen estos conceptos.

1. UNIDAD EDUCATIVA FISCAL “OLMEDO” FISICA SUPERIOR BACHILLERATO
Ing. Carlos Velez
ESTÁTICA- DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (D.C.L) - 2014
cedvelez@yahoo.com
ESTÁTICA
CONCEPTO.- La estática es una rama de la
mecánica cuyo objetivo es estudiar las condiciones
que deben cumplir las fuerzas que actúan sobre un
cuerpo para que este se encuentre en equilibrio
CONCEPTOS Y MAGNITUDES FÍSICAS QUE
PERMITEN INTERPRETAR LA ESTÁTICA
INERCIA: Propiedad de todo cuerpo material
mediante la cual trata de conservar su estado de
reposo o de movimiento.
MASA (m): Magnitud física escalar que
cuantifica la inercia de un cuerpo (masa inercial).
su valor es constante en cualquier punto del
universo. Su unidad en el S.I. es el Kilogramo (Kg) .
FUERZA (
F
): Magnitud física vectorial que tiende
a modificar el estado de reposo o movimiento de
los cuerpos, o la forma de éstos. Su unidad en el
S.I. es el Newton (N).
EQUILIBRIO:
Un cuerpo cualquiera se encuentra en equilibrio
cuando carece de todo tipo de aceleración (a=0).
1ª Condición de Equilibrio
"Un cuerpo se encontrará en equilibrio cuando la
fuerza resultante que actúa sobre él sea igual a
cero; para eso, las fuerzas componentes deben ser
necesariamente coplanares y concurrentes".
Condición algebraica.
LLEYYES DE NEWTON
Newton formuló tres leyes, de las cuales sólo dos
aplicaremos en la estática (1a y 3a Ley), dejando el
estudio de la restante para el capítulo de dinámica.
PRIMERA LEY: LEY DE LA INERCIA
“Todo cuerpo permanece en reposo ó con
velocidad constante (MRU); mientras que sobre
el cuerpo no actúe una fuerza resultante
EXTERIOR que lo obligue a cambiar de
velocidad
TERCERA LEY: LEY DE ACCIÓN Y
REACCIÓN
Las fuerzas existentes en la naturaleza, no
existen solas, siempre existen en parejas, esto
puede expresarse en la tercera ley de Newton.
A toda fuerza aplicada (acción) le corresponde
una fuerza de reacción de igual magnitud pero
de sentido opuesto.
 La fuerza de acción y reacción nunca se
anulan entre sí, porque actúan sobre
cuerpos diferentes.
 Las fuerzas de acción y reacción son
simultáneas.
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
EQUILIBRIO DE TRASLACIÓN
Un cuerpo esta en equilibrio cuando no acelera,
esto indica que no debe cambiar el módulo ni la
dirección de la velocidad.
Podemos observar los 2 tipos de equilibrio:
(Equilibrio estático) cuando el cuerpo
está en reposo
(Equilibrio cinético) si la velocidad es
constante

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FUERZAS NOTABLES
Teniendo en cuenta que la fuerza es una magnitud
física vectorial es muy importante saber
identificar que fuerzas están actuando sobre un
cuerpo. Entre las más comunes tenemos:
a) PESO (

P ): El peso es una fuerza que
siempre actúa en un punto del cuerpo, conocido
como centro de gravedad, y su dirección es hacia el
centro de la tierra.
Su módulo para pequeñas alturas respecto a la
superficie terrestre se evalúa por:



P m. g
Donde:
m = masa del cuerpo
g
= aceleración de la gravedad
Al cociente
g
p
m  se denomina masa
gravitacional.
b) NORMAL (

N ): Es una fuerza que se debe
al apoyo ó contacto entre las superficies de dos
cuerpos. Su dirección siempre es perpendicular a la
superficie de contacto. .
c) TENSIÓN (

T ): Es una fuerza que se
ejerce en cuerpos flexibles como son: cuerdas,
cables, hilos, cadenas, etc. Su dirección al actuar
sobre un cuerpo siempre es “ti ran te”.
d) FUERZA DE FRICCIÓN Ó ROZAMIENTO
(

f F ): Es una fuerza que se debe a la
rugosidad ó aspereza de las superficies en
contacto. Su dirección siempre es opuesta al
movimiento ó intención de movimiento del
cuerpo. Se pueden distinguir entre dos tipos
de fricción, la fricción estática (Fe) y la
fricción cinética ( Fk ).
Fk = kN.
Donde:
e = coeficiente de rozamiento estático
K = coeficiente de rozamiento cinético
(0  K  e )
N= Módulo de la fuerza normal
¡TEN PRESENTE QUE!
Cuando un cuerpo se encuentra sobre una
superficie lisa (no se considera el rozamiento),
la reacción del piso sobre el cuerpo se debe sólo
a la fuerza normal
e) FUERZA ELÁSTICA (

Fk ): Es una
fuerza aplicada por el resorte cuando es
deformado. Su dirección siempre es tratando
de recuperar su posición original, llamado por
esto Fuerza recuperadora del resorte.

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Su módulo obedece a la Ley de Hooke:
Fk = k x
Donde: k = Constante elástica (N/m)
x = Deformación o elongación (m)
f) COMPRESIÓN (C). Es aquella fuerza que aparece en el interior de un sólido rígido cuando fuerzas externas tratan de comprimirlo.
DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (D.C.L)
Es el aislamiento imaginario de un cuerpo y la representación de todas las fuerzas externas que actúan sobre él. Para representar un D.C.L se debe de usar el siguiente procedimiento
1. Representar el peso (W) verticalmente hacia abajo (Hacia el centro de la tierra)
2. En toda cuerda se representa la fuerza de tensión (T) que siempre sale del D.C.L siguiendo la dirección de la cuerda
3. A lo largo de una misma cuerda de poco peso actúa la misma fuerza de tensión (T)
4. En el contacto entre dos superficies sólidas represente la fuerza normal (N) entrando al D.C.L en forma perpendicular por el contacto
5. Si tiene contacto con resortes existirá una fuerza denominada: FUERZA ELÁSTICA, esta fuerza es dibujada a lo largo del resorte y su sentido tiene dos opciones: Si el resorte está estirado, la fuerza elástica se dibuja saliendo del elemento; y si el resorte está comprimido, al fuerza elástica debe dibujarse ingresando al elemento elegido.
EJEMPLOS DE D.C.L
Indicar el diagrama de cuerpo libre correcto de la esfera.

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PROBLEMAS PARA LA CLASE
EFECTUAR EL DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (D.C.L) DE LOS SIGUIENTES CUERPOS
9.- Una persona de peso P está jalando a la cuerda. Indicar el D.C.L. de la persona.
10.- Desde lo alto de un edificio se lanza horizontalmente una piedra. Indicar el D.C.L. de la piedra cuando pasa por el punto P.
11.- Se tiene dos cilindros idénticos A y B. Indicar el D.C.L. del cilindro A.
12.- Los bloque A, B y C tienen pesos diferentes. Indicar el D.C.L. del bloque B
13.- Indicar el D.C.L. correcto del bloque.
14.- Indicar el diagrama de cuerpo libre correcto de la esfera.

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TALLER - BLOQUE I
1. La fuerza es el resultado de la…………………entre dos cuerpos
a) Atracción
b) Repulsión
c) Unión
d) Interacción
e) separación
2. el peso de los cuerpos es una fuerza
a) nuclear
b) molecular
c) gravitacional
d) electromagnética
e) tensorial
3. según la ley de la inercia, los cuerpos se resisten a cambiar de………………
a) posición
b) velocidad
c) aceleración
d) masa
e) tamaño
4. respetando las leyes de Newton entendemos que la velocidad de los cuerpos tiene a……
a) aumentar
b) disminuir
c) variar
d) ser constantes
e) anularse
5. una consecuencia de la tercera ley de Newton es que las fuerzas aparecen
a) 1 en 1
b) 2 en 2
c) 3 en 3
d) 4 en 4
e) N.a
6. cuando la fuerza resultante sobre una partícula es cero, tendremos que la partícula………………………….
a) No se mueve
b) Se mueve a velocidad constante
c) Esta moviéndose
d) Esta en reposo o moviéndose a velocidad constante
e) N.a
7. en que situaciones se puede garantizar que una partícula esta en equilibrio
I. la partícula se mueve a velocidad constante
II. la partícula esta en reposo
III. la partícula se mueve a rapidez constante
a) I y II
b) I y III
c) II y III
d) Solo II
8. Hacer el D.C.L. del cuerpo.
9. Hacer el D.C.L. del bloque; todas las superficies son lisas.
10. Considerando que entre los patines y el hielo no existe fricción; determinar las fuerzas que actúan sobre el patinador, ya en movimiento (resistencia del aire nula).
11. Hacer el D.C.L del bloque “m”

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1. Determine el peso de un cuerpo, si su masa es de
5 kg. (g = 10 m/s2)
a) 5 N b) 50 c) 30
d) 10 e) 20
2. Si la masa de un cuerpo es 10 kg, su peso será:
a) 20 N b) 300 c) 150
d) 100 e) 50
3. Si el peso de un cuerpo es 30 N su masa será:
a) 30 kg b) 3 c) 10
d) 20 e) 40
4. Si el peso de un cuerpo es 450 N, su masa será:
a) 450 b) 35 c) 25
d) 45 e)N.a
5.-En la figura, ¿hacia donde estaría dirigida la
tensión?
a)
b)
c)
d)
e)
6. Del ejercicio anterior indique la dirección de la
normal.
a) b) c)
d) e)
7. Del ejercicio Nº 5, indique la dirección del peso.
a) b) c)
d) e)
8. Marque verdadero (V) o falso (F) :
I. La fuerza es una magnitud vectorial.
II. Masa es lo mismo que peso.
III. La tensión siempre es vertical
a) VFV b) VFF c) FFV
d) VVF e) FVF
9. En la figura, determine la dirección del peso.
a)
b)
c)
d)
e)
10. Del ejercicio anterior, determine la
dirección de la normal.
a) b) c)
d) e)
11. Del ejercicio Nº 09, determine la dirección
de la tensión
a) b) c)
d) e)
12. En la figura determine la dirección de la
tensión
a)
b)
c)
d)
e)
13. Del ejercicio anterior, determine la
dirección de la normal
a) b) c)
d) e)
Ejercicios de Aplicación

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14. En la fiesta de ‘‘Miguelito’’ colgaron una piñata
relleno de golosinas y juguetes, cuya masa era de
45 kg. ¿Qué tensión podrá soportar dicha piñata?
a) 45 N b) 4500 c) 350
d) 3500 e) 450
1. Si la masa de un cuerpo es 0,1 kg. Halle su peso:
a) 10 N b) 0,1 c) 2
d) 1 e) 5
2. Si la masa de un cuerpo es 0,25 kg. Halle su
peso:
a) 25 N b) 2,5 c) 35
d) 250 e) 0,25
3. Si un cuerpo posee un peso de 3,5 N, su masa
será
a) 35 kg b) 0,3 c) 3,5
d) 0,35 e) 350
4. Si el peso de un cuerpo es 260 N, su masa será:
a) 16 kg b) 26 c) 250
d) 260 e) 0,26
5. Determine la dirección de la tensión:
a)
b)
c)
d)
e)
6. Del ejercicio anterior, determine la dirección
del peso.
a) b) c)
d) e)
7. Del ejercicio Nº 5, determine la dirección de
la normal.
a) b) c)
d) e)
8. En la figura, determine la dirección del
peso
a)
b)
c)
d)
e)
9. Del ejercicio anterior, determine la dirección
de la tensión.
a) b) c)
d) e)
10. Del ejercicio 8, halle la dirección de la
normal
a) b) c)
d) e)
Practica fuerte