CONCEPTO: Parte de la mecánica que estudia a los cuerpos en equilibrio.
EQUILIBRIO: Un cuerpo está en equilibrio cuando su aceleración total es cero, por lo tanto, si un cuerpo está en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme (MRU) estará en equilibrio.
O sea:
FUERZA ( 𝑭⃗⃗ ) : Magnitud física vectorial que indica la intensidad y dirección de la interacción entre los cuerpos, en otras palabras, expresa la acción de un cuerpo sobre otro.
Característica: Se caracteriza por:
a) Provocar el cambio del movimiento o b) Por deformar a los cuerpos
Ejemplo:
El peso (fuerza de gravedad), tensión, fricción, fuerza normal, etc:
Unidad: newton(N)
Fuerza Resultante ( 𝑭⃗⃗ res ): Representa el efecto total de un grupo de fuerzas.
𝐹 = 𝐹
𝐹⃗⃗ : Sumatoria vectorial de fuerzas
Se cumplirá que:
𝐹 𝑟𝑒𝑠 = 𝐹 1+ 𝐹 2+ 𝐹 3 + 𝐹 4
LEYES DE NEWTON
Primera ley (Ley de la Inercia): Un cuerpo en reposo o con MRU. mantendrá dicho estado siempre y cuando la fuerza resultante sobre él sea cero. Tercera ley (Ley de Acción y Reacción: Si un cuerpo le aplica una fuerza a otro (acción); entonces el otro le aplica una fuerza igual y en sentido contrario al primero (reacción).
OBSERVACIONES:
- Si las superficies en contacto son lisas, las reacciones son perpendiculares a ellas
Si las superficies en contacto son ásperas o hay articulaciones, las reacciones ya no son perpendiculares a las superficies en contacto.
ESTÁTICA
FUERZAS INTERNAS
01. Tensión (T): Es aquella fuerza generada en un cable, soga, cadenas, etc. Veamos:
02. Compresión (C): Se presenta en los cuerpos rígidos y es aquella fuerza interna que se opone a la deformación por aplastamiento.
Veamos:
Luego
03. Fuerzas Elásticas (Fe): Se presenta en cuerpos deformables (Elásticos): LEY DE HOOKE Roberto Hooke establece una relación entre la fuerza que deforma a un resorte “F” y la deformación “x”.
F = Kx
Donde:
K: Constante de elasticidad del resorte (N/mM; N/cm)
x: Deformación longitudinal del resorte (m; cm)
F: Fuerza deformadora (N)
1ra CONDICIÓN DE EQUILIBRIO Si un cuerpo se encuentra en equilibrio bajo la acción de fuerzas concurrentes, la resultante de estas fuerzas es igual a cero.
𝐹𝑅
̅̅̅ = 𝐹 = 0 𝑜 𝐹 (←) = 𝐹 (→)
OBSERVACIONES:
Cuando se tiene sòlo tres fuerzas concurrentes y coplanares podemos escoger cualquiera de las tres formas que indicaremos en el siguiente ejemplo:
Corte imaginario
Diagrama de Cuerpo Libre (D.C.L) Consiste en aislar imaginariamente al cuerpo en análisis de un sistema, indicando sobre él todas las fuerzas externas que lo afectan.
Ejemplos:
PRÁCTICA
1. Si un bloque de 30N de peso está apoyado en el suelo. Determina la fuerza con que el bloque comprime al suelo sabiendo que está en equilibrio.
a) 20N b) 30N c) 90N d) 15N e) 60N
2. Halla el valor de “F” si se sabe que el bloque está en equilibrio y además el piso ejerce ejerce una fuerza de 60N sobre el bloque, demás la masa del bloque es de 2kg. (g=10m/s2 )
a) 20N b) 60N c) 40N d) 30N e) N.A.
3. Si el bloque está en equilibrio y se le aplica una fuerza de 60N tratando de levantar al bloque. Determina la masa del bloque si el bloque está a punto de perder contacto con el piso.
(g=10m/s2 )
a) 5Kg b) 3 Kg c) 6 Kg d) 9 Kg e) N.A.
4. Si el bloque de masa 7Kg está siendo apoyado contra el techo al cual se le ejerce una fuerza de 35N. Determina la fuerza aplicada sobre el bloque.
(g=10m/s2 )
a) 70N b) 45N c) 35N d) 105N e) N.A.
5. Si la esfera de 4,5kg está siendo apretada contra el techo. Determina la reacción del techo hacia la esfera si la fuerza “F” que sostiene a la esfera es 120N. (g=10m/s2 )
a) 45N b) 120N c) 65N d) 75N e) N.A.
6. Un niño aplica una fuerza de 40N a un baúl según como se muestra.
Determina la reacción en la pared si el baúl pesa 90N.
a) 20N b) 50N c) 130N d) 40N e) N.A
7. Si la esfera de 8kg se encuentra suspendida por un cable desde el techo. Determina la tensión en el cable. (g=10m/s2 )
a) 60N b) 40N c) 80N d) 160N e) N.A.
8. Si la lectura del dinamómetro es de 90N en el cable. Determina la masa del bloque. (g=10m/s2 )
a) 6kg b) 8 kg c) 7 kg d) 9 kg e) N.A.
9. Halla el peso del bloque si la reacción del piso sobre el bloque es de 36N y además la lectura del dinamómetro es de 24N. (g=10m/s2 )
a) 12N b) 36N c) 24N d) 60N e) 48N
10. Un niño de 20kg está parado en una balanza tal como se muestra.
Determina la lectura de la balanza en Newton. (g=10m/s2 )
a) 100N b) 50N c) 150N d) 200N e) N.A
11. Para que un bloque de 40N se encuentre en equilibrio se ejerce una fuerza de 60N en la cuerda “1”.
¿Cuánto es la tensión en la cuerda ”2”?
a) 100N b) 60N c) 40N d) 10N e) 20N
12. Un muchacho jala un cable con una fuerza de 32N. Determina el peso del bloque si este sube a velocidad constante.
a) 16N b) 8N c) 40N d) 32N e) 64N
13. Si la barra está en equilibrio.
Determina el peso de la barra si la tensión “T” es de 35N.
a) 15N b) 70N c) 17,5N d) 105N e) 35N
14. Si la esfera está en equilibrio.
Determina la masa de la esfera, si la lectura del dinamómetro es de 50N.
a) 100kg b) 20 kg c) 10 kg d) 30 kg e) 50 kg
15. Si la esfera está en equilibrio.
Determina la masa de la esfera si la “T”
es de 16N.
a) 8kg b) 1,6 c) 3,2 d) 64 e) 4
16. Halla “T” si el sistema está en equilibrio, W=360N.
a) 45N b) 90N c) 180N d) 360N e) 22,5N
17. Si el hombre aplica una fuerza de 10N.
Determine la masa del bloque si el sistema está en equilibrio.
a) 6kg b) 4 kg c) 8 kg d) 16 kg e) 2 kg
18. Si el bloque de 80N está en equilibrio.
Determina la fuerza que ejerce el hombre.
a) 4N b) 20N c) 40N d) 80N e) N.A.
