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Física
UTP FIMAAS
Curso Física General
Sesión Nº 8 Estática

Profesor Carlos Alvarado de la Portilla
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Estática
Concepto de fuerza Primera Ley de newton Tercera
Ley de Newton Primer Principio de equilibrio
(Fuerzas concurrentes sobre una
partícula) Segundo Principio de equilibrio
(Fuerzas no concurrentes sobre un cuerpo rígido)
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Estática

• Bibliografía

• Sears y Zemansky
• Alonso y Finn

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Estática

• Definición de estática
• Estática es la rama de la mecánica de sólidos que
  estudia las leyes y condiciones que deben cumplir
  las fuerzas que actúan sobre los cuerpos para
  encontrarse en estado de equilibrio.

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Estática

• Equilibrio mecánico
• Un cuerpo esta en equilibrio mecánico cuando se
  halla en reposo o en movimiento rectilíneo
  uniforme. También se dice que un cuerpo esta en
  equilibrio cuando su aceleración total es cero.

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Estática

• Clases de equilibrio mecánico
• EQUILIBRIO ESTATICO
• Un cuerpo esta en equilibrio estático cuando se
  encuentra en reposo.

v 0 a 0
v 0 a 0
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Estática

• EQUILIBRIO CINETICO
• Se llama así cuando el cuerpo se encuentra en
  movimiento rectilíneo uniforme.

Vcte
Vcte
a0
a0
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Estática

• En todo fenómeno de equilibrio participan
  principalmente dos nuevas magnitudes físicas la
  fuerza y el torque.
• En la primera parte de nuestro estudio
  estudiaremos solo la fuerza y su importancia en
  el equilibrio de los cuerpos.
• En la segunda parte de nuestro estudio
  estudiaremos el torque y su importancia en el
  equilibrio de los cuerpos.

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Estática

• Concepto de Fuerza
• Fuerza es una magnitud física vectorial, que
  surge cada vez que dos cuerpos interactúan ya
  sea por contacto o a distancia. Generalmente
  asociamos las ideas de fuerza con los efectos de
  jalar, empujar, comprimir, tensar, atraer,
  repeler, etc.
• La fuerza por ser una magnitud vectorial queda
  definida con su intensidad (módulo), dirección,
  sentido y punto de aplicación.

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Estática

• Medición de una fuerza
• La intensidad de s fuerzas se miden por el efecto
  de deformación que ellas producen sobre los
  cuerpos elásticos.
• Robert Hooke (1635 1703) Inglés, descubre la
  relación empírica entre la fuerza aplicada y la
  deformación producida, que se expresa por

F fuerza aplicada (N) K Constante de
elasticidad (N/m) X deformación del resorte (m)
F k x
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Estática

• Unidades de la fuerza
• 1 Newton (N) 1 Kg (m/s2)........S I mks
• Es la cantidad de fuerza neta que proporciona
  una celeración de 1 metro por segundo al cuadrado
  a un cuerpo de un kilogramo de masa.
• 1 dina 1 g (cm/s2).................. S I cgs
• 1 Kilopondio 1 utm (m/s2)......S Tco.
• 1 Kp 1 Kg f 9.8 N
• 1 utm 9.8 Kg

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Estática

• Composición de fuerzas
• Para hallar la resultante de un conjunto de
  fuerzas, no basta con sumarlas vectorialmente, se
  debe tener en cuenta el punto de aplicación de la
  resultante, dado que dos fuerzas iguales no
  siempre producen los mismos efectos.

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Estática
Fuerzas concurrentes Se componen de igual forma
que los vectores concurrentes. El punto de
aplicación de la resultante es el punto de
concurrencia de las fuerzas.
FR
F1
F2
FR F1 F2 F3 ... Fn
F3
Fn
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Estática
Fuerzas no concurrentes En este caso se agrupan
las fuerzas de dos en dos y se suman
trasladándose sobre sus líneas de acción. Las
resultantes de cada par de fuerzas son
trasladadas al punto de interseccción de sus
líneas de acción, siendo este el punto de
aplicación de la resultante total.
FR
F1
F2
FR F1 F2 F3 F4
F3
F4
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Clases de fuerzas
Fuerzas de acción a distancia (o de campo)
Fuerzas de contacto
Fuerzas especiales (Fuerza peso)
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F. de acción a distancia
F. de contacto
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Estática

• Clases de fuerzas
• Fuerzas de contacto
• Son de interacción mutua, se presentan cuando
  los cuerpos interactuan a través de la superficie
  de contacto. Suelen llamarse según como actúan.
  Normal, de rozamiento, de contacto.

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Estática

• Fuerzas de acción a distancia o de campo
• No necesitan contacto físico para
  interactuar gravitación universal, fuerzas
  eléctricas, magnéticas.

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Estática
Fuerzas especiales Fuerza peso Es un caso
especial de la fuerza de gravitación que actúa en
la superficie de los planetas y su acción se
ejerce por el campo gravitatorio.
W mg
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Estática

• La masa
• La masa de un cuerpo es la medida cuantitativa de
  la inercia es decir la capacidad del cuerpo de
  resistirse u oponerse al cambio de su estado de
  reposo o movimiento rectilíneo uniforme, a
  movimientos de traslación. Cuanto mayor es la
  masa de un cuerpo mas se resiste a ser acelerado.
  
• Unidadaes de masa
• Kg kilogramo
• g gramo
• Utm Unidad técnica de masa.
• Lb libra

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Estática

• Primera ley de Newton
• Llamada también ley de inercia establece que
• Todo cuerpo permanece en estado de reposo o de
  movimiento rectilíneo uniforme , a menos que
  actúe sobre él una fuerza resultante. Es decir
  para que un cuerpo posea una aceleración debe
  actuar sobre él una fuerza resultante.

V 0 reposo
V cte. MRU
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Estática
Primera ley de Newton
F4
F5
F2
F3
F1

• FR F1 F2 F3 F4 F50

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Estática

• Tercera ley de Newton
• A toda fuerza de acción le corresponde otra de
  reacción igual y opuesta . Es decir si un cuerpo
  ejerce una acción sobre otro, este último ejerce
  también una acción, del mismo módulo y dirección,
  pero de sentido contrario, sobre el primero.
• Observación Las fuerzas de acción y reacción
  aparecen y desaparecen en forma simultanea y por
  actuar sobre cuerpos diferentes no se equilibran
  entre sí.

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Estática
Tercera ley de Newton
A toda fuerza de acción le corresponde otra de
reacción igual y opuesta
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Estática
Tercera ley de Newton
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Estática

• Fuerzas internas
• Son aquellas que se manifiestan en el interior de
  los cuerpos, cuando estos son sometidos a efectos
  externos. Su explicación radica en el mundo
  atómico y molecular, pero presenta
  características macroscópicas.

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Estática

• Tensión (T)
• Llamada también tracción, es aquella fuerza que
  aparece en el interior de un cuerpo flexible
  (cuerdas, alambres, etc) debido a fuerzas
  externas que tratan de alargarlo oponinéndose a
  ello.

Corte imaginario
F
F
F
F
T
T
F T
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Estática

• Compresión (C)
• Es aquella fuerza que aparece en el interior de
  un cuerpo sólido rígido, cuando fuerzas externas
  tratan de comprimirlo oponinéndose a ello.

Corte imaginario
F
F
F
F
C
C
F C
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Estática

• Primera condición de equilibrio
• (Fuerzas concurrentes sobre una partícula)
• Un cuerpo se encuentra en equilibrio de
  traslación (velocidad cero o constante) cuando la
  suma total de las fuerza externas que actúan
  sobre él es cero.

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Estática
Poligono vectorial cerrado
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Estática
Problema 1.-
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Estática
Solución
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Estática
Por condición de equilibrio
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Estática
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Estática
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Estática
Problema 2.-
Por condición de equilibrio
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Estática
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Estática
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Estática
N
N