Capítulo 4A. Equilibrio traslacional Presentación PowerPoint de Paul E. Tippens, Profesor de...

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  • Captulo 4A. Equilibrio traslacional Presentacin PowerPoint de Paul E. Tippens, Profesor de Fsica Southern Polytechnic State University Presentacin PowerPoint de Paul E. Tippens, Profesor de Fsica Southern Polytechnic State University 2007
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  • UN ESCALADOR DE MONTAAS ejerce fuerzas de accin sobre hendiduras y cornisas, que produce fuerzas de reaccin sobre el escalador, lo que le permite escalar los riscos. Fotografa de Photo Disk Vol. 1/Getty
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  • Objetivos: Despus de completar este mdulo, deber: Establecer y describir ejemplos con las tres leyes de movimiento de Newton.Establecer y describir ejemplos con las tres leyes de movimiento de Newton. Establecer y describir con ejemplos su comprensin de la primera condicin para el equilibrio.Establecer y describir con ejemplos su comprensin de la primera condicin para el equilibrio. Dibujar diagramas de cuerpo libre para objetos en equilibrio traslacional.Dibujar diagramas de cuerpo libre para objetos en equilibrio traslacional. Escribir y aplicar la primera condicin para el equilibrio a la solucin de problemas similares a los de este mdulo.Escribir y aplicar la primera condicin para el equilibrio a la solucin de problemas similares a los de este mdulo.
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  • Primera ley de Newton Primera ley de Newton: Un objeto en reposo o en movimiento con rapidez constante permanecer en reposo o con rapidez constante en ausencia de una fuerza resultante. Se coloca un vaso sobre un tablero y ste se jala rpidamente hacia la derecha. El vaso tiende a permanecer en reposo mientras el tablero se remueve.
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  • Primera ley de Newton (cont.) Primera ley de Newton: Un objeto en reposo o en movimiento con rapidez constante permanecer en reposo o con rapidez constante en ausencia de una fuerza resultante. Suponga que el vaso y el tablero se mueven juntos con rapidez constante. Si el tablero se detiene sbitamente, el vaso tiende a mantener su rapidez constante.
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  • Comprensin de la primera ley: (a) Se fuerza al conductor a moverse hacia adelante. Un objeto en reposo tiende a permanecer en reposo. Discuta lo que experimenta el conductor cuando un auto acelera desde el reposo y luego aplica los frenos. (b) El conductor debe resistir el movimiento hacia adelante mientras se aplican los frenos. Un objeto en movimiento tiende a permanecer en movimiento.
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  • Segunda ley de Newton La segunda ley de Newton se discutir cuantitativamente en un captulo ulterior, despus de cubrir aceleracin. La aceleracin es la tasa a la que cambia la rapidez de un objeto. Un objeto con una aceleracin de 2 m/s 2, por ejemplo, es un objeto cuya rapidez aumenta 2 m/s cada segundo que viaja.
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  • Segunda ley de Newton: Segunda ley: Siempre que una fuerza resultante acta sobre un objeto, produce una aceleracin, una aceleracin que es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa.Segunda ley: Siempre que una fuerza resultante acta sobre un objeto, produce una aceleracin, una aceleracin que es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa.
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  • Aceleracin y fuerza con fuerzas de friccin cero Empujar el carro con el doble de fuerza produce el doble de aceleracin. Tres veces la fuerza triplica la aceleracin.
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  • Aceleracin y masa de nuevo con friccin cero F F a a/2 Empujar dos carros con la misma fuerza F produce la mitad de la aceleracin. La aceleracin vara inversamente con la cantidad de material (la masa).
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  • Tercera ley de Newton Para cada fuerza de accin debe haber una fuerza de reaccin igual y opuesta.Para cada fuerza de accin debe haber una fuerza de reaccin igual y opuesta. Fuerza de manos sobre pared Fuerza de pared sobre manos Fuerza de suelo sobre hombre Fuerza de hombre sobre suelo Fuerza de techo sobre hombre Fuerza de hombre sobre techo Las fuerzas de accin y reaccin actan sobre objetos diferentes.
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  • Tercera ley de Newton Dos ejemplos ms: Las fuerzas de accin y reaccin actan sobre objetos diferentes. No se cancelan mutuamente! Accin Reaccin Accin Reaccin
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  • Equilibrio traslacional Se dice que un objeto est en equilibrio traslacional si y slo si no existe fuerza resultante.Se dice que un objeto est en equilibrio traslacional si y slo si no existe fuerza resultante. Esto significa que la suma de todas las fuerzas actuantes es cero.Esto significa que la suma de todas las fuerzas actuantes es cero. En el ejemplo, la resultante de las tres fuerzas A, B y C que actan sobre el anillo debe ser cero. A C B
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  • Visualizacin de fuerzas Los diagramas de fuerza son necesarios para estudiar objetos en equilibrio. No confunda fuerzas de accin con fuerzas de reaccin. Equilibrio: Las fuerzas de accin son cada una SOBRE el anillo. A B C Fuerza A: Del techo sobre el anillo. Fuerza B: Del techo sobre el anillo. Fuerza C: Del peso sobre el anillo.
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  • Visualizacin de fuerzas (cont.) Ahora observe las fuerzas de reaccin para el mismo arreglo. Sern iguales, pero opuestas, y actan sobre diferentes objetos. Fuerzas de reaccin: Las fuerzas de reaccin se ejercen POR el anillo. ArAr BrBr CrCr Fuerza A r : Del anillo sobre el techo. Fuerza B r : Del anillo sobre el techo. Fuerza C r : Del anillo sobre el peso.
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  • Suma vectorial de fuerzas Se dice que un objeto est en equilibrio traslacional si y slo si no hay fuerza resultante.Se dice que un objeto est en equilibrio traslacional si y slo si no hay fuerza resultante. En este caso, la suma vectorial de todas las fuerzas que actan sobre el anillo es cero.En este caso, la suma vectorial de todas las fuerzas que actan sobre el anillo es cero. W 40 0 A B C Suma vectorial: F = A + B + C = 0
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  • Diagrama de vector fuerza W 40 0 A B C W A B C AxAx AyAy Un diagrama de cuerpo libre es un diagrama de fuerza AyAy que muestra todos los elementos en este diagrama: ejes, vectores, componentes y ngulos.
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  • Diagramas de cuerpo libre: Lea el problema; dibuje y etiquete un esquema.Lea el problema; dibuje y etiquete un esquema. Asle un punto comn donde acten todas las fuerzas.Asle un punto comn donde acten todas las fuerzas. Construya un diagrama de fuerza en el origen de los ejes x, y.Construya un diagrama de fuerza en el origen de los ejes x, y. Puntee rectngulos y etiquete los componentes x y y opuesto y adyacentes a los ngulos.Puntee rectngulos y etiquete los componentes x y y opuesto y adyacentes a los ngulos. Etiquete toda la informacin dada y establezca qu fuerzas o ngulos se deben encontrar.Etiquete toda la informacin dada y establezca qu fuerzas o ngulos se deben encontrar. Lea el problema; dibuje y etiquete un esquema.Lea el problema; dibuje y etiquete un esquema. Asle un punto comn donde acten todas las fuerzas.Asle un punto comn donde acten todas las fuerzas. Construya un diagrama de fuerza en el origen de los ejes x, y.Construya un diagrama de fuerza en el origen de los ejes x, y. Puntee rectngulos y etiquete los componentes x y y opuesto y adyacentes a los ngulos.Puntee rectngulos y etiquete los componentes x y y opuesto y adyacentes a los ngulos. Etiquete toda la informacin dada y establezca qu fuerzas o ngulos se deben encontrar.Etiquete toda la informacin dada y establezca qu fuerzas o ngulos se deben encontrar.
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  • Observe de nuevo el arreglo anterior W 40 0 A B C 1.Asle punto. 2. Dibuje ejes x, y. 3. Dibuje vectores. 4. Etiquete componentes. 5. Muestre toda la informacin dada. A 40 0 W AyAy B C AyAy AxAx
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  • Ejemplo 1. Dibuje un diagrama de cuerpo libre para el arreglo que se muestra a la izquierda. El asta es ligera y de peso despreciable. W 30 0 A B C 700 N Cuidado: El asta slo puede empujar o jalar pues no tiene peso. La fuerza B es la fuerza ejercida sobre la cuerda por el asta. No la confunda con la fuerza de reaccin ejercida por la cuerda sobre el asta. B 30 0 A C 700 N AyAy AxAx Asle la cuerda en el extremo del boom. Todas las fuerzas deben actuar SOBRE la cuerda! Sobre cuerda B
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  • Equilibrio traslacional La primera condicin para el equilibrio es que no debe haber fuerza resultante.La primera condicin para el equilibrio es que no debe haber fuerza resultante. Esto significa que la suma de todas las fuerzas actuantes es cero.Esto significa que la suma de todas las fuerzas actuantes es cero.
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  • Ejemplo 2. Encuentre las tensiones en las cuerdas A y B para el arreglo que se muestra. 200 N 40 0 A B C La fuerza resultante sobre el anillo es cero: R = F = 0 R x = A x + B x + C x = 0 R y = A y + B y + C y = 0 200 N 40 0 A B C AxAx AyAy AyAy
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  • Ejemplo 2. (cont.) Encuentre los componentes. Recuerde trigonometra para encontrar componentes: Los componentes de los vectores se encuentran a partir del diagrama de cuerpo libre. 200 N 40 0 A B C AxAx AyAy BxBx CyCy C x = 0 C y = -200 N Op = Hip x sen Ady = Hip x cos A x = A cos 40 0 A y = A sen 400 A B y = 0
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  • Ejemplo 2. (cont.) W 40 0 A B C Un diagrama de cuerpo libre debe representar todas las fuerzas como componentes a lo largo de los ejes x y y. Tambin debe mostrar toda la