ESTÁTICA PRÁCTICO 4 DEFINICIÓN-FUERZA LEYES DE NEWTON

Presentación del tema: "ESTÁTICA PRÁCTICO 4 DEFINICIÓN-FUERZA LEYES DE NEWTON"— Transcripción de la presentación:

1 ESTÁTICA PRÁCTICO 4 DEFINICIÓN-FUERZA LEYES DE NEWTON
TIPOS DE EQUILIBRIO EQUILIBRIO ESTABLE FUERZAS COLINEALES SUMA DE FUERZAS- DIAGRAMA DEL CUERPO LIBRE MOMENTO DE UNA FUERZA EJERCICIOS DE APLICACIÓN Fuentes: Libro de la Cátedra. Teóricos de la Cátedra. Física y Química. Ed. Santillana. La Nación. Física de Maiztegui- Sábato. Ed. Kapelusz. Imágenes de la Web.

2 LEYES DE NEWTON 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 luego a= F/m 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. 3° LEY DE NEWTON A toda acción aplicada sobre un cuerpo corresponde una reacción de igual magnitud y dirección pero de sentido opuesto.

3 UN CUERPO SOMETIDO A DOS FUERZAS IGUALES Y OPUESTAS ESTÁ EN EQUILIBRIO
1) Dos personas tiran una soga, el de la derecha con una fuerza F1 = 30 Kgf y el de la izquierda con una F2 = 20 kgf. Indicar : Recta de acción de las fuerzas. Sentido de las fuerzas. Medida de las fuerzas. Resultante. ¿Qué pasa si ambos tiran de la soga con F= 30 kgf? En este caso, ¿Cuál es el valor de la Resultante? UN CUERPO SOMETIDO A DOS FUERZAS IGUALES Y OPUESTAS ESTÁ EN EQUILIBRIO

4 2) Dos personas empujan un mueble, aplicando fuerzas F1 = 40 Kgf y F2= 50kgf.
¿ Cuál será la fuerza resultante? Sentido de la Fuerza: el mismo que las componentes. Medida: Suma de las medidas de las componentes. RESULTANTE = 90 KGF 3) ¿Cuál es la resultante de dos fuerzas de igual dirección y sentido de 30Kgf y 72kgf, respectivamente? Grafica y responde. 4) ¿Qué ocurre en este caso? Fuerzas aplicadas en el mismo punto, pero tienen distinta dirección?

5 F1 RESULTANTE DE F1 Y F2 F2 5) Determinar de manera gráfica el módulo de la fuerza resultante del sistema que se presenta.

6 6)Dos chicos tiran de un dinamómetro, fijado en uno de sus extremos en una pared, con fuerzas, F1 = 18 kgf y F2 = 24 kgf, formando entre sí un ángulo de 90° . Veremos que el dinamómetro indica que el sistema aplicado sobre él hace una fuerza de 30 kgf. LA MEDIDA DE LA RESULTANTE NO ES LA SUMA DE LAS MEDIDAS DE LAS COMPONENTES F1 90° F2

7 7) Determinar la Resultante de los siguientes pares de fuerzas:
F1 = 250 N F2= 150 N Ángulo entre las fuerzas= 120° F1 = 80 Kgf F2= 64 kgf Ángulo entre las fuerzas = 45 ° F1 = 42 N F2 = 20 N Ángulo entre las fuerzas = 90° Σ ANG= 360° α = 360°-240° = 60° 2 R= ( 250² +150² - 2x250x150 x cos60°)N α R= 217,94 N b) R = 133,179 Kgf c) ¿ Se puede usar Pitágoras? ¿ Se pueden usar Funciones trigonométricas?

8 8) Descomponer la fuerza según las direcciones “x” e “y” ortogonales entre sí indicadas en el gráfico. Determinar el módulo de cada una de sus componentes. Graficar. Fx= F x cos α= 58,3 N x cos 51,4° Fx = 36,372 N Fy = F x sen α = 58,3 N x sen 51,4° Fy = 45,563 N 9) Dos obreros desean levantar un balde y tiran de los extremos de una cuerda con fuerzas iguales, como se muestra en la figura. ¿Es posible que puedan tirar de la cuerda de tal manera que ésta llegue a ser horizontal?

9 EQUILIBRIO Σ FX = 0 Σ FY = 0 TB = 150,25 N TA= 90,426 N
10) Se quiere sostener una luminaria que pesa 120 N. Determinar las tensiones en las cuerdas A Y B , gráfica y analíticamente. Diagrama de Cuerpo Libre EQUILIBRIO Σ FX = 0 Σ FY = 0 Σ Fy = O P - TBy = P - TB x Sen 53° =0 TB = 120 N / sen 53° TB = 150,25 N ΣFx= 0 TA - TBx = TA - TB x COS 53° = 0 TA= 90,426 N TA = TB x cos 53°

10 CÁLCULO DE LA RESULTANTE DE UN SISTEMA DE FUERZAS
R= Rparcial+F3 Esto quiere decir que F1,F2 y F3 pueden reemplazarse por una única fuerza R Rparcial= F1+F2 Para que el sistema esté en EQUILIBRIO, habrá una fuerza, igual a la Resultante, pero de sentido contrario. EQUILIBRANTE ¿Qué pasa si el la barra está apoyada en sus extremos? RA RB

11 Para los siguientes casos, hallar la Resultante, indicando su medida, su sentido y su punto de aplicación: Calcular las reacciones en los Apoyos. a) Datos: P1 = P2 = 300 N AD= 5 m P= Peso Viga= 4000N AB= CD = 1,5m P b) Datos: P1= 120 Kgf AB= 4m P = 250 Kgf P1 A B

12 Cálculo de Reacciones en los apoyos: RA + RB = 13 Kgf
Σ MA= Σ MB = Σ F = 0 c) Datos: F1= 5 Kgf AB = 6m DB= 2m F2= 8 Kgf AC = 1m R R= F1 + F2 = 5 Kgf + 8 Kgf = 13 Kgf d Cálculo de Reacciones en los apoyos: RA + RB = 13 Kgf Σ MA= RB x AB - F1x AC - F2 x AD = 0 RB = 5 Kgf x 1m + 8 Kgf x 4m = 6,17Kgf 6m RA = ( 13 -6,17 ) Kgf RA= 6,83 Kgf Σ MA= 0 RB x AB – R x d= 0 6,17 Kgf x 6m – 13 Kgf x d = 0 d= 6,17 Kgf x 6m 13 Kgf = 2,85 m

13 Calcular la resultante y su punto de aplicación, correspondiente a un sistema estático de dos fuerzas paralelas de sentido contrario, siendo F1= 20 Kgf y F2 = 45 Kgf (escala 10 Kgf =1cm. y 1m = 2cm), separadas por una distancia de 1,20 m. Resuelve gráfica y analíticamente R = 25 Kgf d

14 5. Calcula las reacciones de la viga del puente grúa de la figura sobre sus apoyos, cuando la carga se encuentra a 2 metros del apoyo izquierdo siendo la luz (distancia entre A y B, considerando el ancho de la trocha) de 4,50 m y el peso a levantar de 3 tonf. Resuelve gráfica y analíticamente.

15 Condiciones de Equilibrio: ΣF = 0 ΣM =0
Diagrama de Cuerpo Libre Condiciones de Equilibrio: ΣF = ΣM =0 ΣF = RA + RB – 3tnf = RA + RB = 3tnf ΣM = Cálculo del Momento respecto al Apoyo A: RB x 4,5 m – 3tnf x 2m = RB= 3tnf x 2m = 4,5 m 1,333 tnf RA = 3tnf – RB = 3tnf – 1,333tnf RA= 1,666tnf

16 ASISTENCIA GRUPO VERDE
B 1.000 N 40 cm 1,30 m -RAx1,70m +1000Nx 0,4m=0 RAx1,70m = 400Nm RA= 𝟒𝟎𝟎 𝐍𝐦 𝟏,𝟕𝟎𝐦 = 235,29N 2- Las fuerzas se miden en Kg y sus múltiplos. FALSO

17 ASISTENCIA GRUPO azul 1-Determina analíticamente el valor de la reacción en B RA B 1.000 N 4 dm 1,30 m RBx1,70m -1000Nx 1,3m=0 RBx1,70m = 1300Nm RB= 𝟏𝟑𝟎𝟎 𝑵𝒎 𝟏,𝟕𝟎𝒎 = 764,70N

18 2- La única condición necesaria y suficiente para que un cuerpo se encuentra en equilibrio estático es que la suma de todos los momentos que actúan sobre el sea igual a cero. FALSO Σ M= ΣF = 0

19 TRABAJO En mecánica clásica, se dice que una fuerza realiza trabajo cuando altera el estado de movimiento de un cuerpo. Es el producto entre una fuerza aplicada sobre un cuerpo y del desplazamiento del cuerpo en la dirección de esta fuerza. Trabajo: Fuerza x distancia x cos α Desplazamiento T = F x cosθ x d Fuerza : Proyección Horizontal Una persona debe realizar estas dos acciones: Subir una valija que pesa 300N a una altura de 1m. Sostener la valija durante 1 hora. Calcular el trabajo que ha realizado esa persona.

20 2) Calcular el trabajo realizado para los siguientes datos:
F = 200 N θ = 150° d= 10m T= F x cos θ x d T = -1732,051 J 3) Un hombre que pesa 700N sube a una torre de 20 m. Calcular el trabajo que realiza. T = J 4) Desde qué altura se bajó un cuerpo que pesa 10 Kgf, si el trabajo empleado fue de 6000 J? T = 61 m

21 Tgrúa = T obrero = F x D = 200 kg x 9,81 m/s² x 5 m = 9.810 J N
Para elevar 10 bolsas de cemento de 20 kg de masa cada una, al 2do piso de un edificio (5 m) una grúa lo hace en 4s mientras que un obrero tarda 18 minutos. ¿ Quién realiza más trabajo? ¿ Cuál es la potencia de ambos? Datos: m= 20 kg x 10 bolsas = 200 kg Tg= 4’ To = 18 min d= 5m Tgrúa = T obrero = F x D = 200 kg x 9,81 m/s² x 5 m = J N P GRUA= T / t = J/4´ = 2.452,5 W = 2,4525 KW P OB = T / t = J / 1.080´ = 9,08 W

22 MÁQUINAS SIMPLES poleas palancas Ruedas y ejes Planos inclinados
Se denomina así a todos los dispositivos en los que tanto la energía que les es suministrada, como aquella que producen, se encuentran en forma de trabajo mecánico. Las partes que conforman las máquinas simples son sólidas y rígidas. El fin de las máquinas simples es lograr que, con una pequeña fuerza continua se produzca el mismo trabajo que requeriría de una fuerza mayor. tornillos cuñas

23 PALANCAS Tipos de palanca APOYO d1 d2 Potenciax d1= Resistencia x d2
Se quiere levantar una piedra de N con una palanca de primer género. El punto de apoyo está a 40 cm de la piedra, y el brazo de la fuerza motriz es de 2m. a)¿ Qué fuerza hay que aplicar? Datos: R = 1.000N .

24 R Apoyo P ΣM=0 M (P) = M(R) P x 2 m – R x 0,40 m = 0 P = N x 0,40 m 2 m = 200 N 2) La misma piedra se quiere levantar con una palanca de 2do género a 2 m de largo. La piedra está sobre la barra , a 20 cm del apoyo. a)¿ Cuál es la fuerza motriz necesaria?

25 ΣM=0 M (P) = M(R) P x 2 m – R x 0,20 m = 0
P = 1000N x 0,20 m 2 m = 100 N ¿ Cuál de las palancas conviene usar? ¿ A cuál le aplico menos fuerza para levantar la piedra?

26 POLEAS P POLEA FIJA R R POLEA MÓVIL
¿Cuál es la fuerza ( F ) que hay que realizar para levantar el peso ( P ) en las distintas situaciones si este peso es de 180 N?

27 180 N 90 N 45 N APAREJO POTENCIAL: P = R / 2ᶯ P = 180N / 2³ = 22,5 N APAREJO FACTORIAL P= R/2 x n P= 120 N / 2x2 = 30 N

28 Ten presente que el sistema se encuentra en equilibrio estático
1-En la siguiente gráfica se presenta una viga apoyada sobre dos columnas. Determina el valor de la carga P sabiendo que la reacción en A es de 4.500N. Ten presente que el sistema se encuentra en equilibrio estático 2,5m 1,5m A B P= ¿? ΣMB= P x1,5m –RA x 4m = P= 4.500Nx 4m 1,5 m P = N RB= 2- En un obrador de una empresa de arquitectura se utilizó un aparejo potencial de 6 poleas móviles y una potencia de 3.000N para levantar unos paneles de hormigón. Determinar el peso de dichos paneles. P= R / 2ᶯ R= P x 2ᶯ R= 3.000N x 2⁶ R = N 3) Un cuerpo que pesa 200 khf se desliza por un plano inclinado cuya inclinación es de 25°, y recorre 100 m. ¿Qué trabajo realizó? T= F x D F= P x sen 25° = 200kgf x sen 25° F= 84,5236 Kgf T = F x d = 84,5236 Kgf x 100m T = 8.452,37 kgfm T = ,70 J

29 ASISTENCIA GRUPO VERDE
1-Determina analíticamente el valor de la potencia. Datos: Resistencia: 200N Distancia entre Resistencia y Potencia:2m, Distancia entre resistencia y apoyo 40 cm 2- La palanca está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo. VERDADERO FALSO

30 ASISTENCIA GRUPO AZUL VERDADERO FALSO
1-Determina analíticamente el valor de la potencia. Datos: Resistencia: 200N Distancia entre Resistencia y Potencia:2m, Distancia entre resistencia y apoyo 40 cm 2- El  aparejo es un sistema de poleas FIJAS, unidas a una o más poleas MOVILES. VERDADERO FALSO