ESTÁTICA EJERCICIOS RESUELTOS CON EXPLICACIONES PASO PASO PDF
La estática es una rama de la mecánica cuyo objetivo es estudiar las condiciones que deben de cumplir las fuerzas que actúan sobre un cuerpo, para que éste se encuentre en equilibrio.
EQUILIBRIO
Un cuerpo se encuentra en equilibrio cuando no tiene aceleración, por lo tanto sólo hay 2 posibilidades: está en reposo o se mueve en línea recta con velocidad constante.
✎ Toda fuerza modifica el estado de reposo de un cuerpo.
✎ Toda fuerza modifica el estado de movimiento de un cuerpo, además de deformarlo.
FUERZA
Cuando suspendemos un cuerpo, golpeamos un clavo, estiramos o comprimimos un resorte, empujamos un automóvil o limpiamos una ventana de vidrio, decimos que estamos interaccionando; la interacción es pues jalar o empujar los demás cuerpos, entonces:
La fuerza es la medida de la interacción que se manifiesta entre dos cuerpos.
Toda fuerza modifica el estado de reposo o movimiento de un cuerpo , además de generar deformaciones (por mínima que sea) en dicho cuerpo.
Unidades de Fuerza en el S.I.: NEWTON (N)
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CARACTERÍSTICAS DE LA FUERZA DE ACCIÓN Y DE LA FUERZA DE REACCIÓN
1) Aparecen en parejas.
2) Son colineales, es decir tienen la misma línea de acción.
3) Son opuestas.
4) Actúan sobre cuerpos diferentes.
5) En forma experimental se puede verificar que en valor son iguales
Por ejemplo:
Cuando un futbolista le da un puntapié a una pelota.
El movimiento de un cohete (o de un avión de propulsión a chorro) es producido por la fuerza de reacción que los gases expulsados ejercen sobre él.
TIPOS DE FUERZAS
I) FUERZAS DE CONTACTO :
Se produce cuando resulta del contacto físico entre dos o más cuerpos.
II) FUERZAS DE CAMPO :
Es aquella fuerza donde no interviene el contacto físico entre los cuerpos, pero que actúan a través del espacio, a dicho espacio se le denomina campo.
CLASIFICACIÓN DE LAS FUERZAS RESPECTO A SU POSICIÓN
1) FUERZAS EXTERNAS :
Son aquellas fuerzas que se presentan en la superficie de los cuerpos que interactúan. Realmente hay muchas fuerzas externas que nos son familiares:
El peso, la reacción, la fuerza de rozamiento, etc.
2) FUERZAS INTERNAS :
Son las que mantienen juntas a las partículas que forman un sólido rígido.
Si el sólido rígido está compuesto estructuralmente de varias partes, las fuerzas que mantienen juntas a las partes componentes se definen también como fuerzas internas; entre las fuerzas internas más conocidas tenemos:
La tensión y la compresión.
NATURALEZA DE LAS FUERZAS (FUERZAS BÁSICAS)
Todas las interacciones se agrupan en cuatro tipos de fuerzas:
1) FUERZA GRAVITACIONAL
Es la fuerza de atracción entre dos cuerpos debido a sus respectivas masas, esta fuerza es muy débil, y para sentir su efecto es necesario que por lo menos uno de los cuerpos tenga una masa muy grande como la del Sol o de los planetas.
Es fuerza con la cual todos los cuerpos se atraen en virtud a su masa y su valor depende de la masa de los cuerpos y de la distancia que los separa.
CASO PARTICULAR:
FUERZA DE GRAVEDAD :
Es aquella fuerza con la cual la tierra atrae a todos los cuerpos que se encuentran en sus inmediaciones.
Se considera concentrada en un punto llamado "centro de gravedad (C.G.) y está dirigida hacia el centro de la tierra. aceleración de la gravedad (g).
I) FUERZA DE TENSIÓN :
Es una fuerza interna que surge en los hilos, cuerdas, cables, etc. y se manifiesta como "resistencia" a que estos cuerpos sean estirados.
La naturaleza de esta fuerza es eléctrica.
Para poder graficar la fuerza de tensión se debe realizar un corte imaginario en la cuerda.
Cabe mencionar que a nivel de Ingeniería la tensión o tracción como también se le llama, aparece también en cuerpos rígidos como en algunas columnas de una estructura.
II) FUERZA DE COMPRENSIÓN :
Es también una fuerza interna que surge en los cuerpos rígidos y se manifiesta como una resistencia a que estos sean comprimidos.
2) FUERZA NORMAL (N) :
Consideremos un cuerpo sobre una superficie plana.
Debido al contacto las moléculas inferiores del cuerpo se comprimen (acercan).
En el contacto aparece una fuerza NORMAL (N) para contrarrestar el acercamiento molecular.
Separando imaginariamente el cuerpo de la superficie plana representamos la fuerza normal perpendicular al contacto.
Las fuerzas de tensión (T), compresión (C) , normal (N) son moleculares y por tanto de naturaleza electromagnética.
3) FUERZA ELÁSTICA
Es aquella fuerza interna que se encuentra en los cuerpos con propiedades elásticas (liga, resorte, etc.) o deformables.
La fuerza elástica se opone a la deformación.
La constante de rigidez (K) depende de las propiedades elásticas del cuerpo.
