ESTÁTICA Concepto: es la rama de la física que estudia las condiciones en las cuales un cuerpo se encuentra en equilibrio. Equilibrio de un cuerpo: un cuerpo se dice en equilibrio cuando la sumatoria de las fuerzas que actúan sobre él es cero. Se puede distinguir dos condiciones de equilibrio: de traslación y de rotación
∑Fx = 0 y ∑Fy = 0 Ejemplo Primera condición de equilibrio (Traslación) Un cuerpo se encuentra en equilibrio de traslación cuando la sumatoria de las fuerzas que actúan sobre él es cero. En un plano de coordenadas cartesianas la sumatoria de fuerzas en cada uno de sus ejes es cero. ∑Fx = 0 y ∑Fy = 0 Ejemplo Un bloque de 12 Kg descansa sobre un plano inclinado 30º sin rozamiento, atado mediante una cuerda a un soporte vertical fijo al plano. Calcular la tensión de la cuerda y la fuerza del plano sobre el bloque.
Dos personas sostienen una masa de 80 kg por medio de dos cuerdas, las cuales forman ángulos de 30º y 45º con respecto a la horizontal. ¿Cuál es el valor de la fuerza que ejerce cada persona? Fig:
T = F┴.d Segunda condición de equilibrio (Rotación) ∑ T = 0 Un cuerpo se encuentra en equilibrio de rotación si la suma algebraica de los momentos de fuerza o torques de las fuerzas aplicadas, respecto a un punto cualquiera es igual a cero. ∑ T = 0 Momento de fuerza o torque (T ) se define como el producto de la fuerza perpendicular aplicada a la línea que une el eje de rotación con el punto de aplicación, por la distancia que separa el eje de rotación y el punto de aplicación de la fuerza. T = F┴.d Unidad: Newton por metro: N.m
Ejemplos: El pedazo de madera mostrado en la figura puede girar alrededor del eje fijo que pasa por O. Sobre este cuerpo actúan las fuerzas: F1 = 12 N , F2 = 9N y F3 = 18N. Sí se sabe que OM = 3 m , ON = 8 m, OS = 12 m, calcular: a) el torque de cada fuerza con respecto a O, b) el valor del torque resultante y c) el sentido de rotación que el cuerpo tiende a adquirir.
Dos cuerpos de masa m1 = 12 g y m2 = 4 g se encuentran suspendidos de los extremos de un alambre cuya masa es despreciable. Calcular la distancia x a uno de los extremos del cual debe suspenderse el sistema para que permanezca en equilibrio.