Diagrama de cuerpo libre - fuerzas

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Diagrama de cuerpo libre - fuerzas

  1. 1. ¿QUÉ ES LA ESTÁTICA? . Es parte de la mecánica, cuyo objetivo es conocer las condiciones que deben de cumplir las fuerzas aplicadas a un cuerpo o sistema para lograr el equilibrio mecánico del mismo. De acuerdo a lo anterior debemos de conocer dos conceptos fundamentales para entender este capítulo y nos referimos al Equilibrio Mecánico y a la Fuerza
  2. 2. ¿QUÉ ES EL EQUILIBRIO? Es aquel estado mecánico, en donde un cuerpo o sistema se encuentra en REPOSO o que esté desarrollando un M.R.U. ; en ambos casos la aceleración es cero , por tanto podemos diferenciar dos tipos de equilibrio mecánico que son:
  3. 3. Equilibrio Estático: Cuando el cuerpo se encuentra en reposo .
  4. 4. Equilibrio Cinético: Cuando el cuerpo desarrolla un movimiento rectilíneo uniforme
  5. 5. ¿ QUÉ ES FUERZA? Una fuerza es la acción que un cuerpo ejerce sobre otro cuerpo en una dirección y sentido determinado.
  6. 6. Interacción
  7. 7. Freacción Facción Freacción Facción
  8. 8. ¿Cuál es la unidad de medida de la FUERZA en el S.I.? • El newton se define como la fuerza necesaria para proporcionar una aceleración de 1 m/s2 a un objeto de 1 kg de masa. Es una unidad derivada del SI que se compone de las unidades básicas:
  9. 9. Ejemplo: El bloque de la siguiente figura tiene una masa de 2.2 Kg y se encuentra en reposo en el momento en que se le aplica la fuerza F, produciéndole una aceleración de 0.6 m/s2. ¿Cuánto vale la fuerza F? F = m a F = (2.2 Kg)(0.6m/s2) = 1.32 Kg m/s2 Tomando en cuenta que 1 Kg m/s2 = 1 N (Newton), entonces: F = 1.32 N
  10. 10. AGENTE Y RECEPTOR. El cuerpo que ejerce la fuerza se llama agente y el que experimenta la acción de la fuerza se llama receptor.
  11. 11. No debemos olvidar que la fuerza es una interacción simultánea, por lo tanto un cuerpo aveces es receptor y otras agente.
  12. 12. ¿ CÓMO SE REPRESENTA LA FUERZA? Toda fuerza se caracteriza porque tiene un módulo, una dirección y un sentido determinado. VECTOR
  13. 13. TIPOS DE FUERZA. Existen dos tipos de fuerzas * Fuerza por contacto. * Fuerza a distancia.
  14. 14. FUERZA POR CONTACTO Debemos tocar el objeto para ejercer la fuerza.
  15. 15. FUERZA A DISTANCIA. No necesitamos tocar el objeto para ejercer la fuerza.
  16. 16. LA MASA Y EL PESO Masa y peso no son lo mismo. La masa es la cantidad de materia que posee un cuerpo. El peso es la fuerza con que la Tierra atrae los cuerpos hacia su centro.
  17. 17. FUERZAS MÁS USUALES • Son aquellas que emplearemos frecuentemente en este y otros capítulos; y entre ellos tenemos:
  18. 18. Fuerza de Gravedad: Es aquella con la cual la tierra atrae a todo cuerpo que se encuentra cerca ó en su superficie. El módulo de la fuerza de gravedad se determina así: Fg Fg = m.g Donde: “m” es la masa del cuerpo. “g” la aceleración de la gravedad (g= 10 m/s )2
  19. 19. Fuerza de Tensión :T
  20. 20. Fuerza Elástica :EL AF FELA FELA Comprimiendo al resorte:
  21. 21. Estirando al Resorte FELA FELA
  22. 22. ¿Cómo se mide la Fuerza Elástica (FELA )? ELA KxF Siendo: x : Deformación que experimenta el resorte; se expresa en metro: “m” o en centímetros: “cm”. K : Rigidez del resorte; expresa en N/m ó N/cm FELA : Fuerza elástica; se expresa en Newton: N.
  23. 23. Fuerza Normal : • Es la resultante de las infinitas fuerzas electromagnéticas que se generan entre las superficies de dos cuerpos en contacto. • Se representa con un vector perpendicular a las superficies en contacto. Siempre se presenta entre superficies lisas. NF
  24. 24. Ejemplos: FN
  25. 25. FN Liso
  26. 26. FN1 FN2 Liso Liso
  27. 27. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE: D.C.L Es el gráfico de un cuerpo o sistema, el cual se representa en forma aislada o libre, donde se muestran todas las fuerzas externas que actúan sobre el cuerpo o sistema. Para realizar un buen diagrama de cuerpo libre, se debe de realizar los siguientes pasos:
  28. 28. 1) Se aísla al cuerpo de todo el sistema, se dibuja "libre". 2) Se representa a la fuerza de gravedad mediante un vector dirigido hacía el centro de la Tierra y aplicado en el centro se gravedad del cuerpo. 3) Si existiesen superficies en contacto lisas, se representa la fuerza normal mediante un vector perpendicular a dichas superficies y empujando siempre al cuerpo. 4) Si hubiesen cuerdas o cables, se representa la fuerza de tensión mediante un vector que esta dirigido a lo largo de la cuerda y siempre jalando al cuerpo. 5) Si existiesen resortes, ya sea estirados o comprimidos; se representa a la fuerza elástica mediante un vector a lo largo del resorte y en dirección contraria al estiramiento o compresión del resorte.
  29. 29. Problema desarrollado 1. Se muestra una esfera metálica homogénea que permanece inmóvil. Liso A B C
  30. 30. a) Determine gráficamente las fuerzas de acción y reacción en el punto A. • Se efectúa la separación imaginaria esfera-resorte: Liso A B C acción de la esfera reacción del resorte FE FE
  31. 31. b) Grafique las fuerzas de acción y reacción en "C". • b) Se efectúa la separación imaginaria esfera-cuerda F F Reacción de la esfera Acción de la cuerda
  32. 32. c) Realice el D.C.L. de la esfera. Liso A B C FE Fg F D.C.L. de la esfera FN
  33. 33. d) ¿Por qué no se incluye la acción y reacción, juntas, en el D.C.L.? • Porque la acción y reacción están una en la esfera y la otra en el otro cuerpo. En el D.C.L. solo se gráfica las fuerzas que actúan sobre la esfera.
  34. 34. PESO O FUERZA DE GRAVEDAD. Los objetos caen o están en contacto con el suelo porque la Tierra ejerce sobre ellos una fuerza que los atrae a su centro. Esta fuerza la conocemos como fuerza de gravedad o peso.
  35. 35. DCL 1
  36. 36. T1T2 T3 T3 Mg
  37. 37. DCL 2
  38. 38. T1T2 T3 T3 Mg
  39. 39. DCL 3
  40. 40. T T Mg mg N
  41. 41. F DCL 4
  42. 42. Mg N2 N1 F
  43. 43. DCL 5
  44. 44. Mg T C C mg N Rx Ry
  45. 45. DCL 6
  46. 46. Ry Rx N mg Mg C C T T
  47. 47. DCL 7
  48. 48. N1 F Mg N2
  49. 49. N1 F Mg N2
  50. 50. DCL 8
  51. 51. C N Mg

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