ESTÁTICA - DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE D.C.L

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ESTÁTICA - DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE D.C.L

  1. 1. I.E “INCA GARCILASO DE LA VEGA” - MÓRROPE C.T.A – FISICA - 5º SECUNDARIA Prof. Ronald Cruz Ruiz ESTÁTICA PRIMERA LEY: LEY DE LA INERCIA “Todo cuerpo permanece en reposo ó con CONCEPTO.- La estática es una rama de la velocidad constante (MRU); mientras que sobre mecánica cuyo objetivo es estudiar las condiciones el cuerpo no actúe una fuerza resultante que deben cumplir las fuerzas que actúan sobre un EXTERIOR que lo obligue a cambiar de cuerpo para que este se encuentre en equilibrio velocidad CONCEPTOS Y MAGNITUDES FÍSICAS QUE PERMITEN INTERPRETAR LA ESTÁTICA INERCIA: Propiedad de todo cuerpo material TERCERA LEY: LEY DE ACCIÓN Y mediante la cual trata de conservar su estado de reposo o de movimiento. REACCIÓN Las fuerzas existentes en la naturaleza, no MASA (m): Magnitud física escalar que existen solas, siempre existen en parejas, esto cuantifica la inercia de un cuerpo (masa inercial). puede expresarse en la tercera ley de Newton. su valor es constante en cualquier punto del A toda fuerza aplicada (acción) le corresponde universo. Su unidad en el S.I. es el Kilogramo (Kg). → una fuerza de reacción de igual magnitud pero FUERZA ( F ): Magnitud física vectorial que tiende de sentido opuesto. a modificar el estado de reposo o movimiento de los cuerpos, o la forma de éstos. Su unidad en el S.I. es el Newton (N). EQUILIBRIO:  La fuerza de acción y reacción nunca se anulan entre sí, porque actúan sobre Un cuerpo cualquiera se encuentra en equilibrio cuerpos diferentes. cuando carece de todo tipo de aceleración (a=0).  Las fuerzas de acción y reacción son simultáneas. 1ª Condición de Equilibrio "Un cuerpo se encontrará en equilibrio cuando la PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO fuerza resultante que actúa sobre él sea igual a cero; para eso, las fuerzas componentes deben ser EQUILIBRIO DE TRASLACIÓN necesariamente coplanares y concurrentes". Un cuerpo esta en equilibrio cuando no acelera, Condición algebraica. esto indica que no debe cambiar el módulo ni la dirección de la velocidad. Podemos observar los 2 tipos de equilibrio: (Equilibrio estático) cuando el cuerpo está en reposo LEYES DE NEWTON Newton formuló tres leyes, de las cuales sólo dos aplicaremos en la estática (1a y 3a Ley), dejando el estudio de la restante para el capítulo de dinámica. (Equilibrio cinético) si la velocidad es constante ESTÁTICA- DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (D.C.L) - 2010 alfil187@hotmail.com
  2. 2. I.E “INCA GARCILASO DE LA VEGA” - MÓRROPE C.T.A – FISICA - 5º SECUNDARIA Prof. Ronald Cruz Ruiz FUERZAS NOTABLES d) FUERZA DE FRICCIÓN Ó → Teniendo en cuenta que la fuerza es una magnitud ROZAMIENTO ( F f ): Es una fuerza que física vectorial es muy importante saber se debe a la rugosidad ó aspereza de las identificar que fuerzas están actuando sobre un superficies en contacto. Su dirección cuerpo. Entre las más comunes tenemos: siempre es opuesta al movimiento ó intención de movimiento del cuerpo. Se → a) PESO ( P ): El peso es una fuerza que pueden distinguir entre dos tipos de siempre actúa en un punto del cuerpo, conocido fricción, la fricción estática (Fe) y la como centro de gravedad, y su dirección es hacia el fricción cinética ( Fk ). centro de la tierra. Fk = µ kN. Su módulo para pequeñas alturas respecto a la Donde: superficie terrestre se evalúa por: → → µe = coeficiente de rozamiento estático P = m. g µK = coeficiente de rozamiento cinético Donde: (0 ≤ µK < µe ) N= Módulo de la fuerza normal m = masa del cuerpo → Fig. 3.9. g = aceleración de la gravedad p Al cociente m = se denomina masa g gravitacional. → b) NORMAL ( N ): Es una fuerza que se debe al apoyo ó contacto entre las superficies de dos ¡TEN PRESENTE QUE! cuerpos. Su dirección siempre es perpendicular a la Cuando un cuerpo se encuentra sobre una superficie de contacto. . superficie lisa (no se considera el rozamiento), la reacción del piso sobre el cuerpo se debe sólo a la fuerza normal → e) FUERZA ELÁSTICA ( F k ): Es una fuerza aplicada por el resorte cuando es deformado. Su dirección siempre es tratando c) TENSIÓN ( T ): → Es una fuerza que se de recuperar su posición original, llamado por esto Fuerza recuperadora del resorte. ejerce en cuerpos flexibles como son: cuerdas, cables, hilos, cadenas, etc. Su dirección al actuar sobre un cuerpo siempre es “tirante”. ESTÁTICA- DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (D.C.L) - 2010 alfil187@hotmail.com
  3. 3. I.E “INCA GARCILASO DE LA VEGA” - MÓRROPE C.T.A – FISICA - 5º SECUNDARIA Prof. Ronald Cruz Ruiz Su módulo obedece a la Ley de Hooke: Fk = k x Donde: k = Constante elástica (N/m) x = Deformación o elongación (m) f) COMPRESIÓN (C). Es aquella fuerza que aparece en el interior de un sólido rígido cuando fuerzas externas tratan de comprimirlo. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (D.C.L) Es el aislamiento imaginario de un cuerpo y la representación de todas las fuerzas externas que actúan sobre él. Para representar un D.C.L se debe de usar el siguiente procedimiento 1. Representar el peso (W) verticalmente hacia abajo (Hacia el centro de la tierra) 2. En toda cuerda se representa la fuerza de tensión (T) que siempre sale del D.C.L siguiendo la dirección de la cuerda 3. A lo largo de una misma cuerda de poco peso actúa la misma fuerza de tensión (T) 4. En el contacto entre dos superficies sólidas represente la fuerza normal (N) entrando al D.C.L en forma perpendicular por el contacto 5. Si tiene contacto con resortes existirá una fuerza denominada: FUERZA ELÁSTICA, esta fuerza es dibujada a lo largo del resorte y su sentido tiene dos opciones: Si el resorte está estirado, la fuerza elástica se dibuja saliendo del elemento; y si el resorte está comprimido, al fuerza elástica debe dibujarse ingresando al elemento elegido. EJEMPLOS DE D.C.L Indicar el diagrama de cuerpo libre correcto de la esfera. ESTÁTICA- DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (D.C.L) - 2010 alfil187@hotmail.com
  4. 4. I.E “INCA GARCILASO DE LA VEGA” - MÓRROPE C.T.A – FISICA - 5º SECUNDARIA Prof. Ronald Cruz Ruiz PROBLEMAS PARA LA CLASE EFECTUAR EL DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (D.C.L) DE LOS SIGUIENTES CUERPOS 9.- Una persona de peso P está jalando a la cuerda. Indicar el D.C.L. de la persona. 10.- Desde lo alto de un edificio se lanza horizontalmente una piedra. Indicar el D.C.L. de la piedra cuando pasa por el punto P. 11.- Se tiene dos cilindros idénticos A y B. Indicar el D.C.L. del cilindro A. 12.- Los bloque A, B y C tienen pesos diferentes. Indicar el D.C.L. del bloque B 13.- Indicar el D.C.L. correcto del bloque. 14.- Indicar el diagrama de cuerpo libre correcto de la esfera. ESTÁTICA- DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (D.C.L) - 2010 alfil187@hotmail.com
  5. 5. I.E “INCA GARCILASO DE LA VEGA” - MÓRROPE C.T.A – FISICA - 5º SECUNDARIA Prof. Ronald Cruz Ruiz c) II y III TALLER - BLOQUE I d) Solo II 1. La fuerza es el resultado de la………………… 8. Hacer el D.C.L. del cuerpo. entre dos cuerpos a) Atracción b) Repulsión c) Unión d) Interacción e) separación 2. el peso de los cuerpos es una fuerza a) nuclear b) molecular c) gravitacional d) electromagnética 9. Hacer el D.C.L. del bloque; todas las e) tensorial superficies son lisas. 3. según la ley de la inercia, los cuerpos se resisten a cambiar de……………… a) posición b) velocidad c) aceleración d) masa e) tamaño 4. respetando las leyes de Newton entendemos que la velocidad de los cuerpos tiene a…… 10. Considerando que entre los patines y el hielo a) aumentar no existe fricción; determinar las fuerzas b) disminuir que actúan sobre el patinador, ya en c) variar movimiento (resistencia del aire nula). d) ser constantes e) anularse 5. una consecuencia de la tercera ley de Newton es que las fuerzas aparecen a) 1 en 1 b) 2 en 2 c) 3 en 3 d) 4 en 4 e) N.a 6. cuando la fuerza resultante sobre una partícula es cero, tendremos que la partícula…………………………. a) No se mueve b) Se mueve a velocidad constante c) Esta moviéndose d) Esta en reposo o moviéndose a velocidad constante e) N.a 11. Hacer el D.C.L del bloque “m” 7. en que situaciones se puede garantizar que una partícula esta en equilibrio I. la partícula se mueve a velocidad constante II. la partícula esta en reposo III. la partícula se mueve a rapidez constante a) I y II b) I y III ESTÁTICA- DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (D.C.L) - 2010 alfil187@hotmail.com
  6. 6. I.E “INCA GARCILASO DE LA VEGA” - MÓRROPE C.T.A – FISICA - 5º SECUNDARIA Prof. Ronald Cruz Ruiz d) e) Ejercicios de Aplicación 8. Marque verdadero (V) o falso (F) : I. La fuerza es una magnitud vectorial. 1. Determine el peso de un cuerpo, si su masa es de II. Masa es lo mismo que peso. 5 kg. (g = 10 m/s2) III. La tensión siempre es vertical a) 5 N b) 50 c) 30 a) VFV b) VFF c) FFV d) 10 e) 20 d) VVF e) FVF 2. Si la masa de un cuerpo es 10 kg, su peso será: 9. En la figura, determine la dirección del peso. a) 20 N b) 300 c) 150 d) 100 e) 50 a) b) c) 3. Si el peso de un cuerpo es 30 N su masa será: d) a) 30 kg b) 3 c) 10 e) d) 20 e) 40 10. Del ejercicio anterior, determine la 4. Si el peso de un cuerpo es 450 N, su masa será: dirección de la normal. a) 450 b) 35 c) 25 a) b) c) d) 45 e)N.a d) e) 5.-En la figura, ¿hacia donde estaría dirigida la 11. Del ejercicio Nº 09, determine la dirección tensión? de la tensión a) b) c) a) d) e) b) c) 12. En la figura determine la dirección de la d) tensión e) a) 6. Del ejercicio anterior indique la dirección de la b) normal. c) d) a) b) c) e) d) e) 13. Del ejercicio anterior, determine la 7. Del ejercicio Nº 5, indique la dirección del peso. dirección de la normal a) b) c) a) b) c) ESTÁTICA- DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (D.C.L) - 2010 alfil187@hotmail.com
  7. 7. I.E “INCA GARCILASO DE LA VEGA” - MÓRROPE C.T.A – FISICA - 5º SECUNDARIA Prof. Ronald Cruz Ruiz d) e) a) b) c) d) e) 14. En la fiesta de ‘‘Miguelito’’ colgaron una piñata 7. Del ejercicio Nº 5, determine la dirección de relleno de golosinas y juguetes, cuya masa era de la normal. 45 kg. ¿Qué tensión podrá soportar dicha piñata? a) 45 N b) 4500 c) 350 d) 3500 e) 450 a) b) c) d) e) Tarea para la casa 8. En la figura, determine la dirección del peso 1. Si la masa de un cuerpo es 0,1 kg. Halle su peso: a) b) a) 10 N b) 0,1 c) 2 c) d) 1 e) 5 d) 2. Si la masa de un cuerpo es 0,25 kg. Halle su e) peso: a) 25 N b) 2,5 c) 35 d) 250 e) 0,25 9. Del ejercicio anterior, determine la dirección de la tensión. 3. Si un cuerpo posee un peso de 3,5 N, su masa será a) b) c) a) 35 kg b) 0,3 c) 3,5 d) e) d) 0,35 e) 350 4. Si el peso de un cuerpo es 260 N, su masa será: 10. Del ejercicio 8, halle la dirección de la normal a) 16 kg b) 26 c) 250 d) 260 e) 0,26 a) b) c) d) e) 5. Determine la dirección de la tensión: a) b) c) d) e) 6. Del ejercicio anterior, determine la dirección del peso. ESTÁTICA- DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (D.C.L) - 2010 alfil187@hotmail.com

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