DOCUMENTO

1. DemetrioCcesaRayme
FISICA I

2. • 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.
Estática

3. 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.

4. 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

5. Estática
EQUILIBRIO CINETICO
• Se llama así cuando el cuerpo se
encuentra en movimiento rectilíneo
uniforme.
V=cte
a=0
V=cte
a=0

6. • 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.
Estática

7. • 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.
Estática

8. • Medición de una fuerza
• La intensidad de las 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 = k x
F = fuerza aplicada (N)
K = Constante de elasticidad (N/m)
X = deformación del resorte (m)
Estática

9. • Unidades de la fuerza
• 1 Newton (N) = 1 Kg (m/s2)........S I mks
Es la cantidad de fuerza neta que proporciona
una aceleración 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
Estática

10. • 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.
Estática

11. 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.
F1
F2
F3
Fn
FR= F1 + F2 + F3 +... Fn
FR

12. 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 intersección de sus líneas de
acción, siendo este el punto de aplicación de la resultante total.
F1
F2
F3
F4
FR= F1 + F2 + F3 + F4
FR

13. Clases de fuerzas
Fuerzas de contacto
Fuerzas de acción
a distancia (o de campo)
Fuerzas especiales
(Fuerza peso)
Estática

14. Estática
F. de contacto
F. de acción
a distancia

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

16. FUERZAS DE CONTACTO
1. FUERZAS CONCENTRADAS .
Aquellas que se consideran
aplicada en un punto
2. FUERZAS DISTRIBUIDAS
Aquellas que se consideran
aplicadas en una línea, un área o
un volumen

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

18. 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.
Estática
W = mg

19. • 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.
• Unidades de masa:
• Kg : kilogramo
• g : gramo
• Utm: Unidad técnica de masa.
• Lb : libra
Estática

20. • 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.
Estática
V= 0 reposo
V= cte. MRU

21. FR= F1 + F2 + F3 +F4+ F5=0
Estática
F2
F5
F4
F3 F1
Primera ley de Newton

22. • 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.
Estática

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

24. Estática
Tercera ley de Newton

25. • 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.
Estática

26. • 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;
oponiéndose a ello.
Estática
T
T
F
F
F
F
Corte imaginario
F = T

27. • Compresión (C):
• Es aquella fuerza que aparece en el interior
de un cuerpo sólido rígido, cuando fuerzas
externas tratan de comprimirlo; oponiéndose
a ello.
Estática
Corte imaginario
F
FF
F
CC
F = C

28. • 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.
Estática

29. Estática
Poligono vectorial
cerrado

30. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (DCL)
DCL

31. 1) El diagrama de cuerpo libre de la
viga homogénea es:
(superficies lisas).
2. El diagrama de cuerpo libre de la
bola (1) es:
(Superficies lisas)
Ejemplos de DCL:

32. Problema 1.-
Estática

33. Solución
Estática

34. Por condición de equilibrio
Estática

35. Estática

36. Estática

37. Problema 2.-
Estática
Por condición de equilibrio

38. Estática

39. Estática

40. Estática
N
N’

41. ¿Cuál será el peso de la esfera “A” para que el sistema se encuentre en equilibrio?.(W = 40 N;  = 37°).
Analizamos DCL:
W
T T ƩFy = 0
T+T-W =0
2T =W
(1)
WA
Esfera A:
Determinación del Angulo :

90- 
α
α+(90-θ) =90
α-θ =90-90
α =θ
Descomponemos las fuerzas en sus componentes rectangulares:
N
T
WA
θ
WA cosθ
WAsenθ
ƩFx = 0: T-WA cosθ=0
T=WA cosθ (2)
Igualamos (1) y (2):
Reemplazamos W=40 N y  = 37°:
WA = 25 N