ESTÁTICA Es la parte de la Física que estudia los cuerpos sobre los que actúan fuerzas y momentos cuyas resultantes son nulas. Su objetivo es determinar.

Presentación del tema: "ESTÁTICA Es la parte de la Física que estudia los cuerpos sobre los que actúan fuerzas y momentos cuyas resultantes son nulas. Su objetivo es determinar."— Transcripción de la presentación:

1 ESTÁTICA Es la parte de la Física que estudia los cuerpos sobre los que actúan fuerzas y momentos cuyas resultantes son nulas. Su objetivo es determinar la fuerza resultante y el momento resultante de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo para establecer sus condiciones de equilibrio. NOTA: Las fuerzas se miden en Kgf, y sus múltiplos y submúltiplos. También pueden medirse en Newtons y sus múltiplos y submúltiplos.

2 LEYES DE NEWTON 1° LEY DE NEWTON
Un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza o una serie de fuerzas cuya resultante no sea nula. 2° LEY DE NEWTON Siempre que una fuerza actúe sobre un cuerpo produce una aceleración en dirección de la fuerza que es directamente proporcional a la fuerza pero inversamente proporcional a la masa. F=mxa 3° LEY DE NEWTON A toda acción corresponde una reacción de igual magnitud y dirección pero de sentido opuesto. TAREA: Busca ejemplos de la aplicación de las leyes de Newton en la vida cotidiana y agrégalos en tu carpeta.

3 EQUILIBRIO DE LOS CUERPOS
TIPOS DE EQUILIBRIO EQUILIBRIO DE LOS CUERPOS APOYADOS EQUILIBRIO ESTABLE INESTABLE INDIFERENTE SUSPENDIDOS

4 Como se obtiene la resultante de un sistema de fuerzas aplicado sobre un cuerpo????
En el ejemplo, las fuerzas roja y celeste son COLINEALES , comparten la misma recta de acción y en este caso tienen el mismo sentido. La fuerza de color verde es la resultante. La resultante es la fuerza que reemplaza a las otras dos La fuerza EQUILIBRANTE graficada en color naranja será una fuerza colineal con la resultante, de igual módulo y sentido opuesto. Y cuál será la fuerza equilibrante?

5 Como obtengo la resultante de la suma de estos vectores fuerza?
F2=3N F1=6N F3=4,5N Como obtengo la resultante de la suma de estos vectores fuerza? F3=4,5N Resultante= 7,5 N Se dibujan las fuerzas a escala conveniente, por ejemplo E= 1cm/1N y en la dirección exacta en que se encuentran. Se trasladan las fuerzas, paralelas a si mismas respetando su longitud, desplazándolas por el plano de dibujo y uniéndolas extremo con origen tal como se ve en la figura. Finamente, se mide el vector resultante y aplicando la escala utilizada medimos el vector que representa a la resultante y obtendremos así su valor aproximado. F1=6N Resultante= 7,5 N F1=6N F2=3N F3=4,5N F2=3N F1=6N Resultante= 7,5 N F2=3N F3=4,5N Se puede apreciar que no importa en que orden se sumen ya que el resultado siempre será el mismo.

6 Existe otra manera de obtener la resultante?
Y Equilibrante= 8kgf X F1x F2x α= 53, º α= 53, º F1=F2 F1=F2 F2= 5 kgf F1 Resultante Resultante= 8kgf=F1y +F2y F2 F1y=F2y Método Gráfico Gráfico sin escala, solo orientativo F1x sen 53, º= F2x sen 53, º =5 kgfx sen 53, º = 4kgf Resultante= 4kgf+4kgf= 8kgf De esta manera el cálculo es mucho más preciso.

7 MOMENTO DE UNA FUERZA RESPECTO DE UN PUNTO
Conceptualmente el momento es un giro alrededor de un punto. Se calcula tomando distancia respecto de ese punto. d F Esto se explica claramente observando lo que sucede cuando abrimos una puerta. La fuerza se ejerce en el picaporte, el punto de giro está en las bisagras. Entonces, el momento será Fuerza x distancia= MOMENTO Distancia : Segmento perpendicular a : la recta de acción de la fuerza la recta que pasa por el punto res pecto del cual estamos tomando momento.

8 CÁLCULO DE LA RESULTANTE DE UN SISTEMA DE FUERZAS PARALELAS DEL MISMO SENTIDO
Pensemos en la siguiente situación: La siguiente figura presenta un sistema de fuerzas paralelas , F1= 3kgf y F2= 4kgf de igual sentido que debe resolverse, encontrando: la Resultante punto de aplicación de la resultante. Para hacerlo, debe tenerse en cuenta que la resultante de dicho sistema tendrá las siguientes particularidades: Igual dirección y sentido que cualquiera de sus componentes. Su módulo es igual la suma de los módulos de las componentes: R = F1 + F2 Su punto de aplicación se obtiene a partir de la relación: F1 x d1 = F2 x d2 d1= distancia desde F1 hasta la resultante d2= distancia desde F2 hasta la resultante, d= distancia entre F1 y F2. Resolviendo: a) El módulo de la resultante (R) será entonces:  R = F1 + F2  =  3 kgf+4kgf=7kgf b) Para encontrar el punto de aplicación aplicamos la ecuación:  F1 x d1 = F2 x d2   d1 + d2  = d, (ver gráfico) y en este caso d1 + d2  = 70 cm Como puede apreciarse es una ecuación con dos incógnitas d1 y d2, por lo tanto podemos poner una incógnita en función de otra :  d2 =  0,70 m – d1 Sustituyendo en la ecuación (1), tenemos: F1 x d1 = F2 x d2  3kgf x d1  = 4kgf x (0,70m– d1) 3kgf x d1  = 4kgf x 0,70m– 4kgfxd1 3kgf x d1 =  2,8 kgf m – 4kgf x d1 Agrupando en uno de los miembros a los términos que contienen a “d1” 3kgf x d1+4kgf x d1= 2,8 kgf m d1(3kgf+4kgf)= 2,8kgfm d1= 2,8 kgfm/7 kgf= 0,4m F1 x d1 = F2 x d2 = 3kgfx0,4m= 4kgfx0,3m VERIFICACIÓN: F1 x d1 = F2 x d2= 3Kgfx 0,4m= 4Kgfx 0,3m LA IGUALDAD SE CUMPLE, LUEGO :3Kgfx 0,4m - 4Kgfx 0,3m= 0 F1=3kgf F2=4kgf d=70 cm d F1=3kgf F2=4kgf d=70 cm d1 d2 R=7kgf

9 Y si las fuerzas son paralelas???? Cuál sería la resultante?
d d F1 F2 F3 Si cada uno de los artefactos pesa 500 gf, la resultante será igual a suma de F1+F2+F3 Si cada uno de los artefactos pesa 500 gf, la resultante será igual a suma de F1+F2+F3 F1 F2 F3 En este caso, donde las fuerzas son más de dos, se pueden ir tomando las fuerzas de a pares y reemplazándolas por las resultantes parciales. Por Ej: Trabajo con F1 y F2 y determino una resultante parcial (RP). Luego trabajando con esa resultante parcial y F3 obtengo la definitiva(R). d1 d2 F1 F2 F3 RP RP R

10 CÁLCULO DE LA RESULTANTE DE UN SISTEMA DE FUERZAS PARALELAS DE SENTIDO OPUESTO
La figura de la derecha muestra un sistema de fuerzas paralelas aplicadas en sentido contrario. La resultante ( R ) de dos fuerzas paralelas ( F1 y F2 ) que actúan en sentidos contrarios  tiene las siguientes características: - Tiene igual dirección y mismo sentido que la mayor de las fuerzas iniciales - Su módulo es igual a la diferencia de los módulos de las fuerzas que la componen: R = F1 – F2 - Su punto de aplicación está fuera del segmento que une los puntos de aplicación de las fuerzas componentes y cumple la relación:F1 • d1 = F2 • d2 d1 d2 d=10 cm F1 F2 R Ejemplo numérico: Dos fuerzas paralelas que actúan en sentido contrario: F1 = 12gf hacia arriba y F2 = 20gf hacia abajo. están separadas entre si por una distancia de 10 cm . Calcular la fuerza resultante y su punto de aplicación. Solución: 1) La intensidad de la resultante (R) es la diferencia de las intensidades de las componentes: R = F2 –  F1  =  20gf – 12gf  =  8gf hacia abajo (sentido de la mayor). 2) Para obtener el punto de aplicación de la resultante recurrimos a la ecuación de momentos: F1 xd1 = F2  x d2  Del gráfico surge que: d1 – d2  = 10 cm , por tanto d1 =  10 cm + d2 Sustituyendo tenemos: F1 x d1 = F2 x d2  12gf x (10cm+ d2) = 20gfx d2 120gfxcm + 12gfxd2 =  20gfxd2 120 gfxcm  =  20gfxd2 – 12gfxd2 120 gfxcm = 8gfxd2 d2 = 120gfxcm/8gf d2 = 15 cm LUEGO d1= 10cm+15cm= 25cm 12Nx 25cm=20gfx 15cm= si esta igualdad se da, como en este caso, la suma de momentos es cero y el sistema está en equilibrio. El ejercicio se resolvió de manera correcta. Respuesta: La resultante (R) tiene una intensidad de 8gf hacia abajo, y su punto de aplicación está a 15 cm de la fuerza mayor (en la prolongación de la línea que une las componentes) Recuerda: d1 es la distancia entre la fuerza a la que llamamos F1 y la resultante. d2 es la distancia entre la fuerza que llamamos F2 y la resultante. d, es la distancia entre las fuerzas F1 y F2

11 Aplicado en el centro de gravedad del banco .
Ejercicio 1: El banco de la fotografía pesa un total de 2500 N. Calcula: Las reacciones Ra y Rb El valor de :da y db Peso del banco Aplicado en el centro de gravedad del banco . Ra Rb da db d= 1,50m Solución: Ra=Rb= 2500N/2 = 1250N da=db= 1,5m/2=0,75m Ejercicio 2: El banco de la fotografía se encuentra cargado tal como se muestra en el esquema: Calcula: Las reacciones Ra y Rb Solución: Ra + Rb- P= 0 Ra Rb da= 0,6m db d= 1,50m P= 1500N (-) (+) Tomamos momento respecto de B para determinar el valor de Ra -Ra x1,5m+ Px(1,5m-0,6m)=0 P x(1,5m-0,6m)= Ra x1,5m Ra= (1500Nx0,9m)/1,5m= 900 N Rb= P-Ra= 1500N-900N= 600N