Física

Ciencia. Estática. Par de fuerzas. Centro de gravedad. Equilibrio indiferente. Condiciones. Principios

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ESTATICA

La estática que se origina en la mecánica - dinámica - estática.

La palabra “estática” proviene del vocablo griego “ESTATIKOS” que significa inmóvil.

Sabemos que la dinámica se encarga de estudiar los cuerpos que se encuentran en reposo o movimiento, pero la estática analizara concretamente a los cuerpos que se encuentren en equilibrio.

Los principios de la estática sustentan a las leyes de Newton:

  • 1ª. INERCIA.

  • 2ª. PROPORCIONALIDAD.

  • 3ª. ACCION-REACCION.

La estática se encarga en el estudio de los casos en el que los cuerpos son sometidos a varias fuerzas y estos no se mueven si las fuerzas se equilibran.

Para el estudio de la estática es necesario referirnos al equilibrio pero de los cuerpos sólidos y rígidos.

El equilibrio de los cuerpos rígidos, es decir, aquellos cuya deformación provocada por una fuerza es mínima comparada con su tamaño.

CUERPOS RIGIDOS

Dentro de estos se encuentran la mayoría de los metales (plomo, oro, plata, platino, lingotes, vigas, armaduras, monedas, chalecos blindados, bicicletas, motocicletas, automóviles, herramientas.)

'Física'

'Física'

Para la estática es necesario el auxilio y el conocimiento de las fuerzas, se han clasificado en fuerzas coplanares y fuerzas no coplanares.

FUERZAS COPLANARES: Se encuentran en un mismo plano y e 2 ejes, llamados “x” y “y”.

FUERZAS NO COPLANARES: Son aquellas que se encuentran en diferente plano y en 3 ejes “x”, “y” y “z”.

FUERZAS COOLINEALES: Son aquellas que se encuentran o actúan sobre la misma línea de acción, no interesando la dirección de estas ni el sentido.

'Física'

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FUERZAS CONCURRENTES: Se les considera a aquellas que inciden en un mismo punto, es decir que concurren formando uno o mas ángulos de acuerdo al numero de fuerzas que actúan, a este tipo de fuerzas también se les llama angulares.

FUERZAS PARALELAS: Son aquellas que actúan sobre una línea de acción de tal manera que el resultado de estas se obtenga trazando la paralela en cada una de ellas y representando la resultante en el corte sobre la línea de acción limitándose también a conocer la distancia a la que están sujetas.

DOS FUERZAS ACTUAN A UNA SEPARACION DE 9 CM SIENDO ESTAS PARALELAS, SI LA F1 = Y F2 = 40 N, TRAZA SU GRAFICA CON SU RESULTANTE SIENDO EL ESCALAR 1CM = 10N.

F1´

F2 40 N

4.5 cm.

F1

50 N

FR= 90 N

PAR DE FUERZAS

El par de fuerzas se presenta cuando dos fuerzas paralelas de la misma magnitud pero sentido contrario actúan sobre un cuerpo, su resultante tendrá que ser cero y su punto de aplicación siempre será el centro de la línea que une a los puntos de aplicación de las fuerzas participantes.

En un par de fuerzas, no obstante que el resultado será cero producirá siempre un movimiento de rotación.

Un ejemplo mas de par de fuerzas: volante, lavadora, pedales.

'Física'
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CENTRO DE GRAVEDAD

Es aquel que se localiza en el cuerpo donde es aplicada la resultante de la suma de todas las fuerzas gavitatorias que actuan sobre el y en cada una de sus particulas siempre y cuando el cuerpo sea geometrico y si es geometrico sera simetrico.

'Física'

Los cuerpos planos o figuras geometricas no tienen centro de gravedad y solo tendran CENTROIDE.

Un cuadrado tiene centroide mientras un cubo de madera tiene centro de gravedad.

Tomando en cuenta el centro de gravedad un cuerpo puede tener equilibrio de la siguiente forma:

  • Equilibrio estable.

  • Equilibrio inestable.

  • Equilibrio indiferente.

'Física'

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EQUILIBRO INDIFERENTE

Es peculiar de las figuras esfericas o circulares (pelotas, esferas,canicas.)

'Física'

En forma general, la estabilidad de un cuerpo apoyado en su base aumenta a medida que es mayor la superficie de sustentación, pero disminuye al ser mayor la altura de gravedad.

'Física'

Por esta razon los autos de carrera presentan un centro de gravedad mas especifico que un auto convencional.

'Física'
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CONDICIONES DEL EQUILIBRIO

Cuando un cuerpo se encuentra en movimiento se dice que hay desplazamiento de un lugar hacia otro girando sobre su propio eje, pero tambien pueden realizar movimientos propios.

Cuando vemos pasar un autobús de pasajeros efectuan movimientos de traslación pero las personas efectuan movimientos de rotacion y traslación.

Los movimientos por complejos que sean se pueden reducir a dos tipos:

  • ROTACION.

  • TRASLACION.

PRINCIPIOS DEL EQUILIBRIO

Para comprender el equilibrio se manejan dos condiciones:

1ª CONDICION DEL EQUILIBRIO. Cuando se aplica una fuerza a un cuerpo equilibrado ya sea en reposo o en movimiento rectilineo uniforme y considerando la segunda ley de Newton que provocara una aceleración, misma que sera mayor mientras mayor sea la fuerza.

Para que un cuerpo este en equilibrio de traslación la resultante de todas las fuerzas tendra que ser iguala cero, por lo tanto el vector resultante es igual a cero, es decir, la sumatoria de la fuerza x es igual a cero  Fx=0, la sumatoria x es igual a cero  Fx=0, por lo tanto la sumatoria de la fuerza y tendra que ser igual a cero  Fx=0.

'Física'

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2º CONDICION DE EQUILIBRIO. Uun cuerpo puede encontrarse en equilibrio de traslación si la resultante de una fuerza que acuta sobre es igual a cero, sin embargo puede estar girando debido a un par de fuerzas como es el volante de un automóvil en donde la F1 y la F2 lo hacen girar en el mismo sentido y su momento no se neutralizo.

'Física'

Una particula esta en equilibrio si la suma de sus fuerzas es cero y su aceleración sera tambien cero.

La condcion de equilibrio para un a particula se expresa asi:

F1 + F2 + F3 + …………. FN = 0

Aplicando el símbolo de sumatoria tenemos que la sumatoria de fuerza es igual a cero ya sea que esta fuerza se encuentre en x ó y

 FX = 0

 FY = 0

Existiran casos en que los puntos de aplicación coincidanen uno solo, se dice entonces que el cuerpo actua en fuerzas concurrentes.

'Física'

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Cuando se logra el equilibrio se calcula primeramente la resultante para de ahí partir a la equilibrante.

F1= 40 N

F2= 30 N

F1 + F2 = FR

40 N + 30 N = 70 N

F2= 20 N

F1= 50 N

F1 - F2 = FR

50 N - 20 N = 30 N

30º

50º

80º

A B

Mag. 80º 40 N

Direc. 30 N 80º

Sent. (+,+) (+,+)

F2´

CENTROIDE

4 cm.

2 cm.

F1 + F2 = FR

40 N + 30 N = 70 N

F2= 20 N

F1= 50 N

F1 - F2 = FR

50 N - 20 N = 30 N

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