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Fuerza y movimiento

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Fuerza y movimiento
ESTATICA
ESTATICA
Estudia las condiciones que
debe cumplir las fuerzas que
actúan en un cuerpo o
conjunto de cuerpos (sistema)
para que se encuentre en
equilibrio.
Equilibrio
•Un cuerpo se encuentra en
equilibrio cuando carece de
todo tipo de aceleración.
a=0
v=0
y
v = cte
CONDICIONES DE EQUILIBRIO
1ª La sumatoria de las fuerzas es nulo.
∑F =0
2ª La sumatoria de los momentos, giros
o torques respecto a un punto es nulo
∑ =0
El equilibrio puede ser de tres
clases
El equilibrio es estable
Si el cuerpo, siendo apartado de su
posición de equilibrio, vuelve al puesto
que antes tenía, por efecto de la
gravedad. En este caso el punto de
suspensión está encima del centro de
gravedad
Ejemplo: El péndulo, la plomada, una
campana colgada.
El equilibrio es inestable
Si el cuerpo, siendo apartado de su
posición de equilibrio, se aleja por
efecto de la gravedad. En este caso el
punto o eje de suspensión está
debajo del centro de gravedad
Ejemplo: Un bastón sobre su punta.
El equilibrio es indiferente
Si el cuerpo siendo movido, queda en
equilibrio en cualquier posición. En este
caso el centro de gravedad coincide con
el
punto
de
suspensión.
Ejemplo: Una rueda en su eje
PRIMERA CONDICION DE
EQUILIBRIO
Un cuerpo se encuentra en estado
de equilibrio si y sólo si la suma
vectorial de las fuerzas que actúan
sobre él es igual a cero.
Cuando un cuerpo está en equilibrio,
la resultante de todas las fuerzas
que actúan sobre él es cero.
Fuerza (F)
Magnitud vectorial que mide las
interacciones de los cuerpos,
siendo los efectos de esta acción
el cambio de forma o el cambio de
velocidad.
Se mide con el dinamómetro.
Unidad en el SI: Newton (N)
•Toda fuerza modifica el estado
de reposo o movimiento de un
cuerpo. Además de generar
deformaciones
•Unidades:
Kilogramo fuerza kgf = Kg
gramo fuerza gf = g
libra fuerza lbf =
lb
Tipos de fuerzas
utilizadas en Estática:
F
F
• Fuerzas de contacto
• Fuerzas de campo
• Fuerzas de Posición:
Externas
Internas
EXTERNAS
Peso(w) .- Es la fuerza de
atracción de la tierra ejercida
sobre un cuerpo. Se representa
mediante un vector dirigido
hacia el centro de la tierra.
w
w
Normal (N) .- Fuerza de reacción de
la superficie cuando un cuerpo se
apoya en ella, se ejerce entrando
perpendicularmente al cuerpo.
N
N
Fuerza de Rozamiento o fricción(f).Fuerza de oposición al movimiento
o al posible movimiento relativo
entre dos cuerpos.
f
Reacción (R) .- Aparece cuando un
cuerpo está apoyado en otro. Se
representa mediante un vector que
empuja al otro cuerpo en el punto de
contacto.
A
A
B
RB
RA
RA=RB
B
INTERNAS
Tensión(T) .- Aparece en el interior
de un cuerpo flexible cuando fuerzas
externas tratan de alargarlo.
T
Se representa
mediante
un vector
que está siempre
jalando al cuerpo
previo corte imaginario.
T
Compresión(C) .- Fuerza que aparece en
el interior de un sólido rígido cuando
fuerzas externas tratan de
comprimirlo.Se representa mediante un
vector que empuja al cuerpo previo corte
imaginario.
F1
F2
F1
F2
C1
C2
LEY DE HOOKE
• En FISICA, la ley de elasticidad de
Hooke o ley de Hooke,
originalmente formulada para casos
del estiramiento longitudinal,
establece que el alargamiento que
experimenta un material elástico es
directamente proporcional a la fuerza
aplicada F.
•La forma más común de representar
matemáticamente la Ley de Hooke es
mediante la ecuación del muelle o
resorte, donde se relaciona la fuerza
F ejercida sobre el resorte con la
elongación o alargamiento x
producido:
•donde k se llama constante elástica
del resorte y es su elongación o
variación que experimenta su
longitud.
• El alargamiento también conocido como
elongación es una magnitud que mide el
aumento de longitud que tiene un material
cuando se le somete a un esfuerzo de
tracción antes de producirse su rotura.
• Formula: F = -K.d
• El signo ( - ) en la ecuación se debe a la
fuerza restauradora que tiene sentido
contrario al desplazamiento. La fuerza se
opone o se resiste a la deformación.
• Las unidades son: Newton/metro (N/m) ,
Libras/pies (Lb/p). .
• Si el sólido se deforma mas allá de un
cierto punto, el cuerpo no volverá a
su tamaño o forma original, entonces
se dice que ha adquirido una
deformación permanente.
• Nota: En ingeniería, la rigidez es la
capacidad de un objeto sólido o
elemento estructural para soportar
esfuerzos sin adquirir grandes
deformaciones o desplazamientos
EJEMPLOS
1.-Sobre un resorte de constante elástica
60N/m y de longitud 30cm se ejerce una
fuerza y el resorte se alarga hasta los 40cm
¿Cuál es el valor de la fuerza aplicada?
2.-AL ejercer una fuerza de 80N sobre un
muelle elástico, éste se alarga desde 40cm
a 60cm ¿Cuál es la constante elástica del
muelle?
Diferencia entre masa y peso
•Masa.
•Peso
•Unidades
•Ejemplos
DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE
(DCL)
Sirve para representar
gráficamente las fuerzas que
actúan en un cuerpo o sistema.
Si el DCL es de un cuerpo se
debe aislar el cuerpo del sistema.
EJEMPLO 1
(DCL)
Diagrama de
coordenadas
N
w
N
w
EJEMPLO 2
(DCL)
Diagrama de
coordenadas
T
T
w
w
EJEMPLO 3
Hay rozamiento
37o
(DCL)
Diagrama de
coordenadas
T
N
f
37o
f
W
37o
T
37o
W
TEOREMA DE LAMY
N
37º
w
LEYES
Poleas
Polea .- Máquina simple que consiste
en una rueda acanalada que sirve para
transmitir fuerzas de tensión.
Existen poleas fijas y poleas móviles.
Polea fija .- Sirve para cambiar la
dirección de la fuerza.
F=w
F
w
Polea móvil.- Sirve para repartir la
fuerza que está cargando en dos.
T
T
w
T = w/2
Polipasto.- Es una combinación de
poleas fijas y móviles.
w
Diagramas de cuerpo
libre (DCL)
DCL del
bloque
T
w
DCL de la
polea fija
F
T
T
wp
DCL del
bloque
DCL de la
polea móvil
T
T1
T1
w
wb
wp
2)
F
T1 T1
2
2
1
T1
T2
T1
1
w
w
T2
w
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