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UNIDAD II ESTÁTICA
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OBJETIVO El alumno determinará las fuerzas en equilibrio que intervienen en un sistema mecánico industrial para asegurar su correcta aplicación mediante el algebra vectorial.
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ALFABETO GRIEGO
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ESTÁTICA La estática es la rama de la mecánica que estudia el estado de movimiento de los cuerpos que están sometidos a una fuerza neta igual a cero, estando estos en reposo.
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MAGNITUDES ESCALARES Y VECTORIALES Explicar las características de las magnitudes escalares y vectoriales. Mencione las diferencias entre un recipiente con agua y un tren de pasajeros. VARIABLERECIPIENTE CON AGUA TREN DE PASAJEROS USOAlmacenar agua Desplazar personas PESOUn kilogramoDiez Tonelada DIRECCION DE MOVIMIENTO No se mueveSiguiendo las vías SENTIDO DE MOVIMIENTO No se mueveHacia el frente
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¿Qué podemos observar de las diferencias de los objetos mencionados? El recipiente con agua no tiene dirección, ni sentido de movimiento y el tren si tiene. El recipiente con agua no se mueve y el tren si Con lo anterior podemos afirmar que el recipiente con agua solo tiene magnitud de fuerza (peso), pero carece de dirección y sentido; y el tren de pasajeros tiene magnitud (peso), dirección y sentido.
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A las cantidades físicas que no tienen dirección, como volumen, masa o energía se representan por números escalares. Mientras que a las cantidades que poseen magnitud, dirección y sentido se pueden representar por vectores. Los vectores se suelen representar por líneas, que representan su magnitud, y con terminación en punta de flecha, que representan su dirección y sentido.
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MAGNITUDES ESCALARES Las magnitudes escalares son aquellas que quedan totalmente determinadas dando un sólo número real y una unidad de medida. Las magnitudes vectoriales no se las puede determinar completamente mediante un número real y una unidad de medida. Por ejemplo, para dar la velocidad de un móvil en un punto del espacio, además de su intensidad se debe indicar la dirección del movimiento (dada por la recta tangente a la trayectoria en cada punto) y el sentido de movimiento en esa dirección (dado por las dos posibles orientaciones de la recta). Al igual que con la velocidad ocurre con las fuerzas: sus efectos dependen no sólo de la intensidad sino también de las direcciones y sentidos en que actúan. MAGNITUDES VECTORIALES
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EQUILIBRIO Un objeto está en equilibrio si la resultante de las fuerzas que actúan sobre el mismo es cero. Si el objeto está en movimiento, permanecerá en movimiento rectilíneo uniforme de acuerdo con la Primera Ley de Newton. Para que un cuerpo esté en equilibrio, es necesario que la suma de todas las fuerzas que actúan sobre él sea igual a cero; esto es: FR=F1 + F2 + F3 + = 0
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CENTRO DE GRAVEDAD Centro de gravedad No puedes sostener un objeto en equilibrio contrarrestando su peso en un punto cualquiera de dicho objeto. Al punto en el cual se puede equilibrar el peso de un objeto se le llama centro de gravedad. En el centro de gravedad de un cuerpo se puede suponer que está concentrado todo el peso del cuerpo, aunque, en dicho punto podría no haber masa, como sucede en una esfera hueca.
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En una esfera de densidad constante, el centro de gravedad coincide con el centro geométrico. Consideremos dos barras: una de aluminio de densidad constante, y otra con la mitad de aluminio y la otra mitad de hierro. Si una figura geométrica posee un centro de simetría, este punto es el centroide de la figura. Cuando se hable de un cuerpo físico real, hablaremos de centro de masa. Si la densidad de la misma en todos los puntos, las posiciones del centroide y el centro de masa coinciden, mientras que si la densidad varía de unos puntos a otros, aquellos no coincidirán, en general.
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CLASIFICACIÓN DEL EQUILIBRIO Un cuerpo puede apoyarse sobre el suelo, o sobre algún otro objeto. Conforme al lugar en donde esté el centro de gravedad del objeto, este puede encontrarse en equilibrio estable, inestable o indiferente. Un objeto apoyado está en equilibrio estable cuando su centro de gravedad se encuentra a la menor distancia del otro cuerpo en donde se apoya, de tal forma que al ser desplazado ligeramente, el centro de gravedad vuelve a su posición original. Si el centro de gravedad del objeto se encuentra en el punto más alto respecto al suelo (punto de apoyo) de tal forma que al ser desplazado ligeramente no regresa a su altura original, decimos que el equilibrio es inestable.
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LEYES DE NEWTON Las leyes de Newton, también conocidas como leyes del movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la mecánica, en particular, aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. Revolucionaron los conceptos básicos de la física y el movimiento de los cuerpos en el universo.
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Primera ley de Newton o ley de la inercia La primera ley del movimiento rebate la idea aristotélica de que un cuerpo sólo puede mantenerse en movimiento si se le aplica una fuerza. Newton expone que: “Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él”.
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Tercera ley de Newton o principio de acción y reacción Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: quiere decir que las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto.
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MOMENTO DE TORSIÓN
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Es preciso entender que en la ecuación r se mide en forma perpendicular a la línea de acción de la fuerza F. Las unidades del momento de torsión son las unidades de fuerza por distancia, por ejemplo, newton-metro (N m) y libra-pie (Ib ft).
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BRAZO DE PALANCA Es el punto de apoyo de una fuerza dinámica. Que se produce por el trabajo opuesto a la fuerza estática o en reposo.
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