EQUILIBRIO ESTTICO Profundizacin de Conceptos 2 Medio Colegio

EQUILIBRIO ESTÁTICO Profundización de Conceptos 2º Medio Colegio Altas Cumbres Puerto Varas Profesor: Alejandro Rubio Ortiz

Conceptos claves en equilibrio estático • Fuerza: Acción que ejerce un cuerpo sobre otro y que puede causar cambios en su estado de movimiento o deformación. Las fuerzas se miden en Newton y su unidad en el sistema internacional es el N = Kg. m/s 2 Tipos de fuerzas -Peso = P -Fuerza Normal = N -Fuerza de Roce Fr -Fuerza restauradora FR -Fuerza neta Fn

Peso (P) • Es la fuerza con que la Tierra atrae a un cuerpo que está en su superficie o cerca de su campo gravitacional. • Si un cuerpo se encuentra en el espacio su peso estará dado por la cercanía a un cuerpo celeste como la Tierra o la luna, etc. y será acorde a su fuerza gravitacional. Un cuerpo en la luna pesa menos que en la Tierra porque su fuerza gravitacional es menor. • La fuerza se ejerce hacia el centro de la Tierra o la luna. • De acuerdo a la tercera ley de Newton cada acción lleva a una reacción, por lo tanto, la misma fuerza que ejerce el cuerpo sobre la Tierra lo ejerce la Tierra sobre el cuerpo

Fuerza Normal (N) • Al encontrarnos de pie, ¿qué fuerza impide que nos dirijamos al centro de la Tierra? • La respuesta es la fuerza normal (N). Esta es ejercida de forma perpendicular por una superficie cada vez que un cuerpo se encuentra apoyado sobre ella. Fuerza normal cuando un objeto es apoyado sobre una superficie horizontal. Solo en este caso es igual a la magnitud del peso, es decir: N=P=m • g La fuerza normal cuando un objeto está apoyado en una superficie inclinada. En este el cuerpo se desliza si no hay fuerza de roce Al apoyar un objeto sobre una superficie vertical, la fuerza normal es perpendicular a esta. El cuerpo cae libremente sin roce.

Fuerza de roce (Fr) Cada vez que deseamos deslizar un cuerpo sobre una superficie, se opone una fuerza que se denomina fuerza de roce, de fricción o de rozamiento (FR). Existen varios tipos de fuerzas de roce, pero solo estudiaremos la fuerza de roce por deslizamiento. Cuando se intenta arrastrar un cuerpo, cuesta mucho moverlo pero una vez en movimiento se requiere menos fuerza. Esto es porque hay una fuerza de roce estático (al comienzo) y otra de roce dinámico (cuando ya se mueve). La fuerza de roce depende de la masa del objeto que se desea deslizar, a mayor masa mayor fuerza de roce y también depende del tipo de superficie que están en contacto, así es mas difícil deslizar un objeto en una superficie rugosa que en una lisa.

Fuerza Restauradora (FR) Cuando se aplica una fuerza sobre un material elástico, este ejerce otra en sentido contrario y de igual magnitud, y que tiende a restaurar su forma. Este tipo de fuerzas son denominadas fuerzas restauradoras o fuerzas elásticas. Los cuerpos elásticos tienen diferente resistencia a ser deformados a la capacidad de elasticidad que tienen se le llama constante de elasticidad se designa con la letra «k» y su unidad de medida es N/m e indica la cantidad de newton que se necesita para estirarlo o deformarlo 1 metro y tiene valor negativo porque es la fuerza que ejerce el cuerpo para restaurar su forma. Si se ejerce una fuerza externa de magnitud F sobre el resorte, este experimenta una elongación Δx, y si la magnitud de la fuerza se duplica (2 F ), entonces la elongación del resorte será 2Δx. La ley de Hooke (abajo) permite calcular la fuerza necesaria para modificar un elástico o calcular la constante de elasticidad de este.

Fuerza neta (FN) Cuando sobre un cuerpo actúa más de una fuerza, es posible determinar la fuerza total o fuerza neta. Esto se consigue haciendo la suma vectorial de todas las fuerzas que se ejercen sobre el cuerpo, tal como estudiaremos a continuación. Cuando las fuerzas ejercidas sobre un cuerpo tengan igual dirección y sentido, entonces, al sumar sus magnitudes, se obtiene la magnitud de la fuerza neta.

Si las fuerzas ejercidas tienen igual dirección, pero sentido opuesto, entonces, al restar las magnitudes de dichas fuerzas, se obtiene la magnitud de la fuerza neta. Si las fuerzas ejercidas actúan en diferentes direcciones, el vector fuerza neta corresponde a la diagonal del paralelogramo.

Ejemplo 1. - Observe la figura, hay un barco tirado por dos barcazas en un ángulo de 90º. Para dibujar el vector de la fuerza neta debemos trazar dos vectores en forma paralela a las fuerzas originales (rojo y amarillo), se dibujará un paralelogramo. Luego se dibuja un nuevo vector desde el inicio hasta donde se unen los vectores dibujados (vector negro), este representa la fuerza neta e indica su magnitud y la dirección y sentido en que se moverá el barco. La fuerza neta corresponde a la suma vectorial de todas las fuerzas involucradas.