Equilibrio rotacional y traslacional
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Leyes de Newton
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Leyes
de
Newton
Con las tres leyes del movimiento, Isaac
Newton estableció las bases de la
dinámica, que es la rama de la Física
que estudia las causas que originan el
movimiento de los cuerpos bajo la
acción de fuerzas. Isaac Newton
formulo su teoría del movimiento, que
se resume en sus famosas Leyes del
movimiento.
Primera ley de Newton o ley
de la Inercia:Todo cuerpo continua en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme
mientras no exista una fuerza neta que lo obligue a cambiar.
Esta ley explica que no hay una diferencia fundamental entre un
cuerpo que esta en reposo y otro que se mueva con velocidad
constante, puesto que en ambos casos actúan fuerzas
equilibradas. Un cuerpo en reposo permanecerá así, siempre que
no se le aplique una fuerza que lo empuje, jale o arrastre. Por lo
tanto, para que un cuerpo empiece a moverse se requiere la
aplicación de una fuerza, pero una vez en movimiento,
continuara moviéndose en línea recta sin cambiar su velocidad.
Segunda ley de Newton:
Tercera ley de Newton o ley
de la acción y la reacciónSiempre que un cuerpo ejerza una fuerza sobre otro, el segundo ejercerá sobre el primero otra
fuerza de igual magnitud pero en sentido contrario.
Es importante observar que una fuerza nunca actúa sola, pero es
imposible ejercer una fuerza de acción sin que exista otra fuerza de
reacción.
Ejemplos:
Cuando disparas un rifle, la fuerza que ejerce este sobre la bala
es igual y en sentido opuesto a la fuerza que la bala ejerce sobre
el rifle y este retrocede. La aceleración que experimenta el rifle
es menor que la aceleración con la que se dispara la bala
puesto que la masa de esta es menor.
Equilibrio traslacional
Equilibrio
Equilibrio una fuerza es capaz de
modificar el estado de reposo o de
movimiento de un cuerpo a nuestro
alrededor las fuerzas pueden causar o
impedir el movimiento los grandes
puentes y edificios se deben diseñar
de tal manera que el esfuerzo general
de todas las fuerzas evite el
movimiento.
La estática esta el equilibrio de los cuerpos
Equilibrio traslacional
El equilibrio traslacional de un cuerpo
puede ser estático o dinámico un objeto
presenta equilibrio estático si se
encuentra en reposo un objeto presenta
equilibrio dinámico si se encuentra en un
movimiento uniforme
Equilibrio
Rotacional
Traslacional
Estático
Dinámico
Equilibrio estático
El equilibrio traslacional de un cuerpo
puede ser estático o dinámico.
Un objeto presenta equilibrio
estático si se encuentra en reposo,
es decir, sin movimiento bajo la acción
de fuerzas.
+F -FV=0
Equilibrio dinámico
Un objeto presenta equilibrio
dinámico si se encuentra en
movimiento uniforme, es decir, a
velocidad constante bajo la acción de
fuerzas
+F -F
V=constante
movimiento
Condiciones de equilibrio
Cuando todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo concurrentes y la suma vectorial es igual a cero se dice que el cuerpo está en equilibrio
El estudio de los cuerpos rígidos en equilibrio bajo la acción de las fuerzas coplanarias y no coplanarias se aplica la primera condición de equilibrio
Fr=∑F=0
Para que un cuerpo este en equilibrio trasnacional se debe cumplir que la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre el sea cero
Equilibrio rotacional
En nuestra vida observamos este
movimiento; por ejemplo: cuando
hacemos girar el volante, al utilizar la
llave de cruz.
El caso del movimiento rotación se
aplica a cuerpos sólidos extendidos o
a objetos rígidos por lo que
establecen la primera condición de
equilibrio:
Condiciones de equilibrio
rotacionalUn cuerpo se encuentra en equilibrio
traslacional si la resultante de todas las fuerzas externas que actúan sobre el es igual a cero por lo tanto:
∑F=0
Cuando las fuerzas están aplicadas con diferente dirección se obtiene sus componentes rectangulares x y y. por lo que se cumple
∑Fx=0 y ∑Fy=0
Segunda condición de equilibrio: un
cuerpo se encuentra en equilibrio
rotacional si la suma de los momentos
de fuerza que actúan sobre el es igual
a cero. Por lo que se debe cumplir
∑M=0 M1 + M2 + M3 + M4…. = 0
Donde:
∑M = suma algebraica de los
momentos
M= momento de fuerza o torca
Ejemplos
Una piñata esta sostenida por medio de
dos cuerdas. Si la tensión máxima
que ejerce el estudiante de la cuerda
A es de 37N ¿Cuál debe ser el peso
máximo de la piñata para sostenerla
de esa manera?
Datos: Formulas
A=37 ∑Fx=0
B=? ∑Fy=0
W=? Fx= Fcos 0
Fy= Fsen 0
Desarrollo:
∑Fx=0
Acos 45º - Bcos 30º
0.866ª - 1.7071B =0
∑Fy=0
Asen 45º + Bsen 30º
0.5 A + 0.701B – W = 0
0.866 A – 0.7071B = 0
B = 80.866 A = 1.2247 (37N)
0.7071
B= 45.3139
0.5 A + 0.7071B – W = 0
W= 0.5 A + 0.7071B
W= (0.5)(37N)+(0.7071)(45.3139)
W= 50.54N
Ejemplos
Una persona para sujetar una tuerca
aplica una fuerza de 75N en el
extremo de una llave de 25 cm de
longuitud. Calcula el momento de
torsión que se ejerce sobre la tuerca
Datos formula
F= 75N M = Fb
B= 25cm
M= ?
Desarrollo
B = 25cm = 0.25m
M = Fb
M = (-75N)(0.25m)= - 18.75Nm
Conclusiones
El equilibrio traslacional se representa
cuando el cuerpo esta en reposo o
cuando presenta movimiento
rectilíneo uniforme mientras que el
equilibrio rotacional se presenta
cuando el objeto no esta girando o
rotando
