INTRODUCCIÓN
LEYES DE NEWTON:
LA PRIMERA LEY DE NEWTON
Conocida también como LEY DE LA INERCIA, "todo objeto persiste en un estado de reposo, o de movimiento en línea recta con velocidad constante (M.R.U.), a menos que se apliquen fuerzas que lo obliguen a cambiar dicho estado".
ILUSTRACIÓN
Para los ejemplos, idealizaremos varios casos:
Ejemplo 1.- Supondremos un caballo que no tenga porosidades en su cuerpo, esto para evitar el rozamiento entre los cuerpos.
En la figura (izquierda) se observa una persona y un caballo en reposo.
En la figura (derecha) se observa al caballo que se mueve bruscamente hacia la izquierda y la persona que aparentemente se mueve hacia atrás; en realidad la persona no se va hacia atrás sino que más bien queda atrás, ¿Por qué?. Inicialmente la persona y el caballo estaban en reposo, luego el caballo se movió (por efectos que no estudiaremos todavía); pero ¿Quién movió a la persona? Nadie o nada, por el cual queda en su lugar.
LA TERCERA LEY (LEY ACCIÓN Y REACCIÓN)
"Si un cuerpo le aplica una fuerza a otro (acción); entonces el otro le aplica una fuerza de igual módulo y de dirección contraria al primero (reacción)".
Tener en cuenta que la acción y reacción no se anulan, porque no actúan en el mismo cuerpo.
ILUSTRACIONES
Fuerzas y Diagrama de Cuerpo Libre (DCL)
n P
P T
P T
n
P T
P T
n1
P1 T
n1
ACCIÓN Y REACCIÓN
FUERZA: Su nombre griego original es DINA, y es una magnitud física de tipo vectorial, porque además de un
módulo (valor) posee una dirección y un punto de aplicación, y surge cada vez que dos cuerpos interactúan, ya sea por contacto o distancia.
Por lo general asociamos las ideas de fuerza a los efectos de: jalar, empujar, comprimir, tensar, atraer, repeler, etc.
F A
FR
F
AF
RSu unidad de medida es el NEWTON (N)
DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (DCL)
Hacer el DCL de un cuerpo es representar gráficamente las fuerzas que actúan en él. Para esto se siguen los siguientes pasos:
1. Se aisla el cuerpo, de todo el sistema.
2. Se representa al peso del cuerpo mediante un vector dirigido siempre hacia el centro de la Tierra.
3. Si existen superficies en contacto, se representa a la reacción mediante un vector perpendicular a dichas superficies y empujando siempre al cuerpo.
4. Si hubiesen cuerdas o cables, se representa a la tensión mediante un vector que está siempre jalando al cuerpo, previo corte imaginario.
Bloque I
Hallar el diagrama de cuerpo libre de cada uno de los cuerpos
1. 6.
2. 7.
3. 8.
4. 9.
5. 10.
Fuerzas y Diagrama de Cuerpo Libre (DCL)
12. 17.
13. 18.
14. 19.
15. A B 20.
Objet ivo
- Conocer las condiciones que deben cumplir las fuerzas que actúan sobre un cuerpo, para garantizar el equilibrio mecánico de dicho cuerpo.
INTRODUCCIÓN
Los inicios de esta rama de la mecánica data de la época de los Egipcios y Babilonios, tal como lo muestran sus fabulosas construcciones de pirámides, colosos, palacios, ... etc. Se dice con toda justicia que los fundadores de esta ciencia fueron Arquímedes (287 - 212 a.C.) y Simón Stevin (1548 - 1620), quienes por sus contribuciones, en el original estudio del equilibrio de los cuerpos, han permitido que la Estática se haya convertido en la columna vertebral de varias ramas de la Ingeniería, como: la Civil, Mecánica, Minera, ... etc.
CONCEPTO
La Estática viene a ser la rama de la Mecánica que estudia las leyes y condiciones que deben cumplir los cuerpos para encontrarse en estado de equilibrio.
EQUILIBRIO
Un cuerpo cualquiera se encuentra en equilibrio cuando carece de todo tipo de aceleración (a = 0). Existen dos tipos de equilibrio.
1. Equilibrio estático: Cuando un cuerpo no se mueve (V = 0 y a= 0)
a = 0 V = 0 reposo
2. Equilibrio cinético: Cuando un cuerpo se mueve en línea recta a velocidad constante.
V
Est át ic a I
Bloque I
* Calcular el valor de la fuerza desconocida en cada gráfico, si el sistema está en equilibrio.
1. F 6N 24N F = 2. F 16N 42N F = 3. 12N 28N T T = 4. 24N 16N P P = 5. T 60N 20N T= 6. F 17N 15N F = 7. 60N 24N 12N F F = 8. 24N 10N 50N P =
Pract iquemos
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO:"Un cuerpo se encontrará en equilibrio, cuando la fuerza resultante que actúa sobre él, sea igual a cero; para esto, las fuerzas componentes deben ser necesariamente coplanares y concurrentes".
R
F 0
Forma práctica para determinar que F
R = 0 en un cuerpo:
F () = F ()
F () = F ()
9. 24 F = 10. 5F 2F 7F 5 R F 36 R =
APLICACIÓN EN POLEAS
Est át ic a I
Aplicación en barras
1. 24N T T T = 2. 36 N 2T T T = 3. 60N T 2T 3T T = 4. 140N T 4T 2T T = 5. 140N T 2T 4T 22N T = Bloque II
1. Hallar la reacción del techo sobre el bloque de masa 5 kg, si se le sostiene con una fuerza de 80 N.
(g = 10 m/s2)
F g
a) 10N b) 20 c) 30 d) 50 e) N.A.
2. Si el bloque de masa 7 kg está siendo apoyado contra el techo al cual se le ejerce una fuerza de 35 N. Determine la fuerza aplicada sobre el bloque.
(g = 10 m/s2)
F g
a) 70N b) 45 c) 35 d) 105 e) N.A.
3. Si la esfera de 4,5 kg está siendo apretada contra el techo. Determine la fuerza con que la esfera aprieta al techo, si la fuerza "F" que sostiene a la esfera es 120 N. (g = 10 m/s2)
F g
a) 45N b) 120 c) 65 d) 75 e) N.A.
4. Un niño le aplica una fuerza de 40 N a un baúl según como se muestra. Determine la reacción en el pared, si el baúl pesa 90 N.
90N
a) 20N b) 50 c) 120 d) 40 e) N.A.
5. Un muchacho empuja un baúl de 100 N contra una pared con una fuerza de 80 N. Determine la normal del piso con el baúl.
100N
a) 20 N b) 50 c) 100 d) 40 e) 190
6. Si un bloque de 25 N se encuentra suspendido por un hilo al techo. Determine la tensión que aparece en el hilo. (g = 10 m/s2).
g
