ESTATICA

¿QUÉ ES 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.

¿A que llamamos interacción?

La interacción mecánica puede efectuarse entre cuerpos en contacto directo, así como en cuerpos separados.

EJEMPLO:Una persona le da un golpe a un saco de arena. Note que luego del golpe, el saco que se encontraba en reposo adquiere un movimiento mientras el movimiento de la mano de la persona se ve frenado.

Por lo tanto podemos plantear que cuando un cuerpo influye o actúa sobre otro, puede modificar su estado mecánico y lo más importante es notar que la “acción es mutua” entre dos cuerpos se le denomina “interacción”.

Equilibrio: Es la capacidad que tiene la

persona para mantener una posición, estática o en movimiento, contrarrestando de esta forma las fuerzas que puedan influir en ella.Así, la gravedad es la fuerza externa más importante que actúa sobre nosotros, y tiende a hacernos perder el control sobre nuestra posición.

TIPOS DE EQUILIBRIOEquilibrio Estático.- Esto ocurre cuando el cuerpo está en reposo.

       

   Equilibrio Cinético.- Esto ocurre cuando el cuerpo se mueve con MRU.   

m

V = 0 (reposo)

m

V = cte (movimiento

)

1ra Condición De EquilibrioEstablece que si sobre un cuerpo la fuerza resultante es nula, se garantiza que este cuerpo se encuentra en equilibrio de traslación es decir en reposo ó con MRU.Es decir: f = 0Si f = 0 <> f R = 0Esto se puede expresar como: 

)()( FF

)()( FF

¿Que es fuerza?Fuerza es todo aquello

que es capaz de modificar la velocidad de un cuerpo (en módulo, dirección o sentido) y/o deformarlo o sea cambiarle la forma (aplastarlo, abollarlo, estirarlo, romperlo)

 

Elementos de

la fuerza: Punto de aplicación:. En el se comienza a dibujar el vector que representa la fuerza.Modulo o intensidad: Indica el valor numérico de la fuerza en Newton.Dirección: Es la recta a lo largo de la cual se aplica la fuerza. Línea sobre el cual se dibuja el vector. Sentido: Con la misma dirección, una fuerza puede tener dos sentidos opuestos. Se indica con la punta de la flecha del vector.

3. El módulo de las fuerzas de uno sobre el otro serán iguales; pero sus efectos sobre cada uno individualmente serán diferentes

Tipos de Fuerzas:Fuerza de

gravedad (Fg) :Llamando también fuerza gravitacional, el aquella con la cual se atraen los cuerpos en el universo. Esto se debe a la integración gravitaría en los cuerpos.

Ejemplo: Si soltamos una manzana, notaremos que esta cae dirigiéndose a la tierra. La tierra atrae a la manzana( lo jala hacia su centro).

m: masa de cuerpog: aceleración de la gravedad

Fg = m . g

Fuerza de tensión (T):

Se manifiesta en las cuerdas, usadas para colgar o suspender cuerpos en el aire, jalar, etc.Esta fuerza tiene misma dirección de la cuerda sobre la que actúa.

Ejemplo:Una caja de 3 kg es sostenida mediante una cuerda tal como se muestra. Grafique la fuerza de tensión y determine su modulo (g = 10 m/s )

Respta: T= 40 N

Dado que la caja no cae, entonces concluimos que la fuerza hacia arriba y hacia abajo deben ser de igual modulo.

Fuerza Normal (Fn) :La fuerza normal

es una fuerza de reacción de la superficie en sentido contrario a la fuerza ejercida sobre la misma. En un plano inclinado la normal es una proyección del peso.

Por ejemplo, suspendemos un bloque de un resorte.

Entonces se demuestra: - A mayor “x” , mayor “Fe”- A menor “x”, menor

“Fe” Fe= cte = k X

Fe = Kx

K= constante elástica del resorte (N/m; N/cm)X= elongación del resorteLo = longitud normal del resorte ( cuando no esta deformado)

Fuerza Elástica:

Es una fuerza interna que se manifiesta en un cuerpo elástico (resorte, liga) cuando es deformado por estiramiento o compresión. 

LEYES DE NEWTON:

• Las leyes de newton constituyen verdaderos pilares de la mecánica, fueron enunciadas en la famosa obra de Newton “principios matemáticos de la filosofía natural”, publicadas en 1686. Ellas son conocidas como la primera, segunda y tercera ley de newton.• 1 Ley de newton o ley de inercia.

• 3 Ley de newton o ley de acción y reacción

Ley De Inercia (La 1ra Ley De

Newton)Todo cuerpo permanecerá en reposo o con un movimiento rectilíneo a velocidad constante mientras que sobre el cuerpo no actúe una fuerza resultante exterior que lo obligue a cambiar de velocidad.¿Qué es la inercia?Esta inercia da una idea de la dificultad que tiene un cuerpo para cambiar ese estado de reposo o movimiento, y está relacionada con la masa de un cuerpo

EJEMPLOS:

• Si un caballo se detiene de golpe, el jinete sale expedido por encima, porque cuerpo en movimiento, por inercia, tiende a seguir en movimiento.

• Algunas veces si no disminuimos la velocidad del auto, este puede salirse de la carretera en la curva ya que por la ley de la inercia el auto trata de conservar su velocidad constante(en línea recta).

3° Ley De Newton ( Acción y Reacción) Cuando un cuerpo

ejerce sobre otro una fuerza (acción) el segundo ejerce sobre el primero otra fuerza igual y en sentido contrario (reacción)

ff BAAB

f BA

B

f BA

A

Las fuerzas de acción y reacción no se anulan.

Las fuerzas se ejercen sobre cuerpos diferentes, por eso no se anulan

1. Las fuerzas se presentan por pares ya que a toda acción le corresponde una reacción.

Características De La Acción y Reacción

2. Las fuerzas ejercidas no actúan sobre un mismo cuerpo; sino sobre cuerpos distintos,. presentar igual modulo y ser de direcciones contrarias, por ello no se anulan.

EJEMPLO:

• Si el bloque de la figura está afectado de las fuerzas que se muestra. Calcular F1 y F2. Si el cuerpo está en equilibrio.

Sabemos que = 0 (por equilibrio)SF() = F()

• Reemplazando: 30 = F2 F2 = 30N

• F() = F()

• Reemplazando : F1 + 7 = 20 F1 = 13N

Diagrama De Cuerpo Libre

Es aquel donde se grafica todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo o sistema.

Si el cuerpo esta en equilibrio y solamente actúa 3 fuerzas, estas deben ser concurrentes necesariamente.

¿Cómo construir un diagrama de cuerpo libre?

• 1. Identifique las condiciones del problema. Asegúrese de colocar todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo de análisis. Éstas fuerzas deben tener las direcciones (ángulos) y sentidos correctos.• 2. Si son varios cuerpos de

estudio, sepárelos. Cada uno tiene su propio DCL. Si el sistema es de dos cuerpos y aparece una fuerza entre ellas, no olvide colocar las de acción y reacción en su respectivo DCL.

EJEMPLO:• ¿Cuál es la tensión en cada segmento de la cuerda?Se debe determinar la situación del problema. Una cuerda sostiene un cuadro de 2 Kg, en dos segmentos, cada segmento tiene una tensión Ta y Tb respectivamente, como se ilustra en el DCL.• De las tres fuerzas planteadas, solamente se puede

determinar el valor de su peso w.• ∑Fy = 0 = Ta sen 60º + Tb sen 60º - w; • Ta sen 60º + Tb sen 60º = w = mg (1)• Luego, ∑Fx = 0 = - Ta cos 60º + Tb cos 60º• Ta cos 60º = Tb cos 60º, entonces Ta = Tb (2)• Sustituyendo (2) en (1):• 2 Tb sen 60º = mg• Despejando Tb:

• Como se demuestra en la ecuación (2), las tensiones en los segmentos de cuerda son iguales. Es importante colocar el sentido de cada componente, según el marco de referencia propuesto.