ESTTICA DEFINICINFUERZA LEYES DE NEWTON TIPOS DE EQUILIBRIO
ESTÁTICA ■ DEFINICIÓN-FUERZA ■ LEYES DE NEWTON ■ TIPOS DE EQUILIBRIO ■ EQUILIBRIO ESTABLE ■ FUERZAS COLINEALES ■ SUMA DE FUERZAS- DIAGRAMA DEL CUERPO LIBRE ■ MOMENTO DE UNA FUERZA ■ EJERCICIOS DE APLICACIÓN
ESTÁTICA La Estática es la parte de la Física que estudia los cuerpos sobre los que actúan fuerzas y momentos cuyas resultantes son nulas, de forma que permanecen en reposo o en movimiento no acelerado. Puerta de Europa son dos rascacielos inclinados de oficinas con una altura de 114 metros y 26 plantas ubicados en la plaza de Castilla de Madrid. Las torres fueron construidas entre 1989 y 1996 y diseñadas por los arquitectos estadounidenses Philip Johnson y John Burgee. Fuente: https: //es. wikipedia. org/wiki/Puerta_de_Europa NOTA: Las fuerzas se miden en Kgf, y sus múltiplos y submúltiplos. También pueden medirse en Newtons y sus múltiplos y submúltiplos.
FUERZA=masa x aceleración FUERZ A MAGNITUD VECTORIA L MÓDULO SENTID O DIRECCIÓN PUNTO DE APLICACIO N
LEYES DE NEWTON 1° LEY DE NEWTON Un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza o una serie de fuerzas cuya resultante no sea nula. 2° LEY DE NEWTON Siempre que una fuerza actúe sobre un cuerpo produce una aceleración en dirección de la fuerza que es directamente proporcional a la fuerza pero inversamente proporcional a la masa. F=mxa 3° LEY DE NEWTON A toda acción aplicada sobre un cuerpo corresponde una reacción de igual magnitud y dirección pero de sentido opuesto. TAREA: Busca ejemplos de la aplicación de las leyes de Newton en la vida cotidiana y agrégalos en tu carpeta.
TIPOS DE EQUILIBRIO DE LOS CUERPOS APOYADOS SUSPENDIDOS EQUILIBRIO ESTABLE: EQUILIBRIO ESTABLE una vez que cesa la fuerza que lo sacó de su estado de equilibrio, vuelve a su posición original. Cuando el punto de suspensión esta por encima del centro de gravedad. EQUILIBRIO INESTABLE una vez que cesa la fuerza que le produjo un movimiento, no puede retornar a su posición de equilibrio. Un bastón sobre su punta EQUILIBRIO INDIFERENTE: cuando cada vez que pierde su posición de equilibrio, encuentra otra nueva posición de equilibrio. Una rueda en su eje. EQUILIBRIO INESTABLE Cuando el punto de suspensión esta por debajo del centro de gravedad. EQUILIBRIO INDIFERENTE Cuando el punto de suspensión coincide con el centro de gravedad.
EQUILIBRIO ESTABLE Los cuerpos se encuentran en equilibrio estable cuando la vertical que pasa por el centro de gravedad (G) atraviesa la superficie de apoyo, denominada base de sustentación. El centro de gravedad es el punto imaginario de aplicación de la RESULTANTE de todas las FUERZAS de GRAVEDAD q ue actúan sobre las distintas porciones materiales de un cuerpo.
• Como se obtiene la resultante de un sistema de fuerzas aplicado sobre un cuerpo? ? En el ejemplo, las fuerzas roja y celeste son COLINEALES , comparten la misma recta de acción y en este caso tienen el mismo sentido. La fuerza de color verde es la resultante. La resultante es la fuerza que reemplaza a las otras dos PESO DE LA PERSONA PESO DE LA SILLA La fuerza EQUILIBRANTE graficada en color naranja será una fuerza colineal con la resultante, de igual módulo y sentido opuesto.
N =6 F Como obtengo la resultante de la suma de estos vectores fuerza? F 3 N 3 2= =4 , 5 N F 1 e= F 3 nt =4 lta su , 5 N Re 5 7, N F 1 Re =6 N F 1 =6 ta l su N e= nt 3 N = 2 5 7, F N 3 N = e nt lta su F F 1 =6 5 7, = F 2 F 3 =4 N , 5 N N 3 2= Re F 3 = 4, 5 N N • Se dibujan las fuerzas a escala conveniente, por ejemplo E= 1 cm/1 N y se trasladan paralelas a si mismas. • Se trasladan las fuerzas, paralelas a si mismas respetando su longitud, desplazándolas por el plano de dibujo y uniéndolas extremo con origen tal como se ve en la figura. • Finamente, se mide el vector resultante y obtendremos así su valor aproximado. Se puede apreciar que no importa en que orden se sumen los vectores ya que el resultado siempre será el mismo.
• DIAGRAMA DEL CUERPO LIBRE -x SUMATORIA DE FUERZAS EN EJE “X”: T 2 xcos 53º- T 1 xcos 37º= 0 SUMATORIA DE FUERZAS EN EJE “Y”: T 2 xsen 53º+T 1 xsen 37º -T 3=0
MOMENTO DE UNA FUERZA RESPECTO DE UN PUNTO • Conceptualmente el momento es un giro alrededor de un punto. • Se calcula tomando distancia respecto de ese punto. Esto se explica claramente observando lo que sucede cuando abrimos una puerta. La fuerza se ejerce en el picaporte, el punto de giro está en las bisagras. Entonces, el momento será: Fuerza x distancia= MOMENTO d F
CÁLCULO DE LA RESULTANTE DE UN SISTEMA DE FUERZAS PARALELAS F 2 F 1 F 3 R= F 1+F 2+F 3 F 1 d 1 1) SUMO F 1+F 2 R d 2 d F 3 F 2 Rparcial= F 1+F 2 Esto quiere decir que F 1, F 2 y F 3 pueden reemplazarse por una única fuerza R 1) SUMO Rparcial+F 3 Rx d 1=F 2 xd R= Rparcial+F 3 ecuación para calcular la posición de la resultante si tomamos momento respecto de F 1
Peso del banco Ejercicio 1: El banco de la fotografía pesa un total de 2500 N. Calcula: • Las reacciones Ra y Rb • El valor de : da y db Solución: • Ra=Rb= 2500 N/2 = 1250 N • da=db= 1, 5 m/2=0, 75 m Aplicado en el centro de gravedad del banco. Ra db da Rb d= 1, 50 m Ejercicio 2: El banco de la fotografía se encuentra cargado tal como se muestra en el esquema: Calcula, considerando solo la carga de 1500 N: • Las reacciones Ra y Rb Solución: • Ra + Rb - P= 0 Sumatoria de momentos=0 el valor de Ra • - Ra x 1, 5 m+ Px(1, 5 m-0, 6 m)=0 • P x(1, 5 m-0, 6 m)= Ra x 1, 5 m • Ra= (1500 Nx 0, 9 m)/1, 5 m= 900 N • Rb= P-Ra= 1500 N-900 N= 600 N (+) Tomamos momento respecto de B para determinar (-) • P= 1500 N Ra da= 0, 6 m d= 1, 50 m db Rb
MÉTODO DEL PARALELOGRAMO Toda la construcción se realiza a escala y al final se mide la resultante y se obtiene su valor. PA D R E A F 2 LE L F 2= 15 N A A F 1 PO R EL EX TR EM O MÉTODO GRAFICO PARA SUMAR DOS FUERZAS, F 1 Y F 2 PARALELA A F 2 POR EL EXTREMO DE F 1 TE F 1= N A LT U S 10 N RE 55º MÉTODO ANALÍTICO PARALELA A F 2 POR EL EXTREMO DE F 1 125º E 55º T F 1= N TA L U 10 N RES F 1= 10 N 125º 55º F 2= 15 N • Los ángulos de un paralelogramo son iguales de a pares y todos suman 360º. • Los angulos faltantes son iguales entre sí y miden (360º-2 x 55º)/2= 125º cada uno de ellos. • Aplicando teorema del coseno: • R 2 = (10 N)2+(15 N)2 – 2 x 10 Nx 15 Nxcos 125º=
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