trabajo final de curso, con el que se resuelve un problema cuya solucion es aplicando las leyes de newton

2. SCIU-164 FÍSICA Y QUÍMICA
ESTUDIOS GENERALES FORMACIÓN PROFESIONAL
ALUMNO: JIMMY TEOFENES CANTEÑO RAMOS
ESTRUCTURAS Y CONTRUCCIONES

3. • PLANTEAMIENTO DEL TRABAJO
• Mediante el transcurso de la existencia de la humanidad, se han visto problemas en cuestión de equilibrio.
Las cuales han dado la necesidad de crear cálculos matemáticos que posteriormente podríamos aplicarlos a
la realidad para resolver problemas de diseño de una manera más exacta. En el trabajo a realizar
mostraremos una de las diferentes aplicaciones de los conocimientos aprendidos.
• Todos los cuerpos en el universo interaccionan los unos con los otros, influyéndose mutuamente en sus
movimientos. Pero podríamos imaginarnos una situación tal en que sobre un cuerpo no se ejerciera una
interacción o en que el efecto combinado de varias se anulara; tendríamos entonces lo que se llama
“Partícula libre”.
• A continuación, se presenta el siguiente caso a desarrollar:
El sistema mostrado, muestra una barra homogénea y uniforme en equilibrio cuyo peso es de 9 N, y la
longitud de la barra es “L” y en cuyo extremo cuelga un bloque de 6 N. Se tiene una fuerza “F” horizontal y
paralela a la superficie de apoyo que permite el equilibrio y actúa en el punto medio de la barra. La barra
homogénea tiene una inclinación que hace un ángulo con la superficie horizontal de 37°. En función al
enunciado propuesto determinar:
A) Determinar el diagrama de cuerpo libre que actúan en la barra homogénea.
B) B) Determinar el valor de la fuerza “F”.
C) C) Determinar el valor de la reacción total en la articulación “O”.

5. Resolviendo el problema planteado:
Para poder calcular la fuerza F y la reacción R en el apoyo
mencionado en el problema primero se procede a identificar las
fuerzas actuantes en la partícula libre realizando un DCL ( Diagrama
de Cuerpo Libre)
R
F W
Wb Donde :
F: Fuerza
W: Peso del objeto = 6N
Wb: Peso de la barra = 9N
R: Reacción resultante
37°
O

6. R
F W
Wb
37°
Definimos el siguiente sistema de referencia para una visualizar una mejor dirección de
las fuerzas actuantes en el cuerpo. Una vez identificadas las fuerzas actuantes en la
barra homogénea, se procede a descomponer las fuerzas rectangularmente en dos
componentes ( X y Y ) de la siguiente manera:
Aquí nos muestra que al descomponer las fuerzas se obtiene dos
componentes: Wy=Wcos37°, Wx=Wsen37°;
Wby=Wbcos37°,Wbx=Wbsen37°;Fy=Fsen37°, Fx=Fcos37°
W
37°
Wb
37°
F 37°
O

7. para luego poder aplicar la primera ley de Newton «Un cuerpo permanece en reposo o se mueve con
velocidad constante si sobre él actúa una fuerza resultante igual a cero (Primera condición de equilibro
donde ∑Fx = 0 ∑Fy = 0 ∑ Fz = 0 y segunda condición de equilibrio ∑Mx = 0 ∑My = 0 ∑ MF = 0 )
». Consideramos el momento de una Fuerza para el punto “O” De esta manera podemos calcular la
Fuerza F. Como sabemos elegimos las componentes de cada fuerza (color amarillo) junto con las
distancias que generan momento de fuerza en el punto “O”:
F W
37°
∑Mo = 0
Fy.d-Wby.d-Wy.d = 0
(Fsen37°)(L/2)-(Wbcos37°)(L/2)-(Wcos37°)(L) = 0
(F)(3/5)(L/2)-(9)(4/5)(L/2)-(6)(4/5)(L)= 0
3FL/(5)(2)=(9)(4/5)(L/2)+(6)(4/5)(L)
3FL/(5)(2)=18L/5 + 24L/5
3FL/(5)(2)=42L/5
3F/2=42
F=28N
37°
Wb
37°
37°
R
O
L
L/2
L/2

8. Por ultimo calculamos R, aplicando la condición de equilibrio en el eje x, considerando
convenientemente las componentes vectoriales (color verde) que actúan en el mismo eje:
∑Fx = 0
R-Fx-Wbx-Wx = 0
R – (Fcos37°) – (Wbsen37°) – (Wsen37°) = 0
R – (28)(4/5) – (9)(3/5) – (6)(3/5)= 0
R = 112/5 + 27/5 + 18/5
R = 22.4 + 9
R = 31.4N
F W
37°
37°
Wb
37°
37°
R
O
L
L/2
L/2

9. 1. ¿Qué es una fuerza y cómo se mide?
La fuerza es una magnitud física que es capaza de modificar la velocidad de desplazamiento,
movimiento y/o estructura de un cuerpo, según el punto donde se aplique, su dirección y la
intensidad con la que se aplique.
Dimensionalmente una fuerza esta compuesta por las siguientes dimensiones: Kilogramos x
metro/segundo2 (kgm/s2), este resultado se representa por una N y lleva el nombre de
Newton o sea  kgm/s2 = N

10. 2. ¿Qué es un diagrama de cuerpo libre?
Un diagrama de cuerpo libre es un boceto de un objeto de interés despojado de todos los
objetos que lo rodean y mostrando todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo. El dibujo de
un diagrama de cuerpo libre es un paso importante en la resolución de los problemas
mecánicos, puesto que ayuda a visualizar todas las fuerzas que actúan sobre un objeto simple.
Se debe obtener la fuerza neta externa que actúe sobre el objeto con el propósito de aplicar
la Segunda ley de Newton al movimiento del objeto.

11. 3. ¿Qué es un diagrama de cuerpo libre?
La primera condición de equilibrio dice que la sumatoria de fuerzas aplicadas a un
cuerpo debe ser igual a cero para que dicho cuerpo esté en equilibrio traslacional.
Lógicamente, la suma de fuerzas deber ser nula para los tres ejes, si no se cumple
en algún eje entonces el cuerpo no está en equilibrio.
∑Fx = 0 ∑Fy = 0 ∑ Fz = 0
Además, si la sumatoria de fuerzas es nulo significa que el cuerpo no tiene
aceleración lineal. De modo que un cuerpo en equilibrio traslacional puede estar en
reposo (velocidad nula) o moverse a velocidad lineal constante.
A partir de aquí se distinguen dos tipos de equilibrios traslacionales:
•Equilibrio traslacional estático: cuando se cumple la primera condición de
equilibrio y además el cuerpo está en reposo.
•Equilibrio traslacional dinámico: cuando se cumple la primera condición de
equilibrio y el cuerpo tiene velocidad constante (diferente de cero).

12. La segunda condición de equilibrio es análoga a la primera condición de equilibrio
pero utilizando los momentos en lugar de las fuerzas.
La segunda condición de equilibrio dice que si el sumatorio de momentos de un
cuerpo es nulo entonces el cuerpo está en equilibrio rotacional.
Del mismo modo, la suma de momentos debe dar como resultado cero en todos los
ejes del sistema de referencia, sino no se verifica la segunda condición de equilibrio.
∑Mx = 0 ∑My = 0 ∑ MF = 0
Recuerda que el momento (o torque) de una fuerza en un punto se calcula
multiplicando el valor de la fuerza por la distancia perpendicular de la fuerza al punto.
F.d = M
Asimismo, para que se cumpla la segunda condición de equilibrio la aceleración
angular delcuerpo tiene que ser nula, lo que significa que en este estado el cuerpo no
gira o gira a velocidad angular constante.

14. 4. ¿Cómo actúa la fuerza de rozamiento en los cuerpos?
La fuerza de rozamiento actúan oponiéndose al movimiento de un bloque que desliza
sobre un plano. Esta fuerza es proporcional a la fuerza normal que ejerce el plano
sobre el bloque. La fuerza de rozamiento no depende del tamaño de la superficie de
contacto entre los cuerpos.
Existen dos tipos de fuerzas de rozamiento: Fuerza de rozamiento estático y Fuerza
de rozamiento cinético.