ASIGNATURA FISICA GRADO DECIMO
DOCENTE: LIC- ING: ROSMIRO FUENTES ROCHA
UNIDAD 3: LA ESTATICA: EQUILIBRIO DE LOS CUERPOS GUIA Nº 1
ESTATICA
La estática tiene como objetivo establecer si bajo la acción simultánea de varias fuerzas, un cuerpo se halla o no en equilibrio.
EQUILIBRIO DE UN CUERPO
• PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO: EQUILIBRIO DE TRASLACIÓN
Cuandose estudio la primera ley de Newton, llegamos a la conclusión de que si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza externa, este permanece en reposo en un movimiento rectilíneo uniforme. Pero sobre un cuerpo pueden actuar varias fuerzas y seguir en reposo en un movimiento rectilíneo uniforme.
Hay que tener en cuenta, que tanto para la situación de reposo, como para la de movimiento rectilíneouniforme la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo es igual a cero
Si las fuerzas que actúan sobre un cuerpo son F1, F2, …Fn , el cuerpo se encuentra en equilibrio de traslación si : [pic]
Si se utiliza un sistema de coordenadas cartesianas en cuyo origen colocamos el cuerpo y sobre los ejes proyectamos las fuerzas que actúan sobre el cuerpo, tendremos: [pic] y [pic]
Ejemplo1: Un bloque de 8Kgde masa se encuentra suspendido de una cuerda ¿Cuál es el valor de la fuerza de tensión ejercida por la cuerda?
Solución
Variables conocidas variables desconocidas
m= 8Kg T = ?
g = 9,8m/s2
Se dibuja un diagrama que muestre todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo, llamado diagrama de fuerzas de cuerpo libre y se dibuja el diagrama de fuerzas sobre los ejes de coordenadas.Se aplican las condiciones de equilibrio para ambos ejes. En este caso solamente para el eje y, ya que sobre el eje x no se ejercen fuerzas
[pic]
[pic]reemplazando valores
[pic]
Ejemplo 2: Un bloque de 12 Kg descansa sobre un plano inclinado sin rozamiento de 30°,atado mediante una cuerda a un soporte vertical fijo al plano. Calcular:
a. La tensión de la cuerda
b. La fuerza delplano sobre el bloque
Solución
Variables conocidas variables desconocidas
m= 12Kg T = ?
g = 9,8m/s2 N = ¿
? = 30°
Las fuerzas que actúan sobre el cuerpo son T ejercida por la cuerda, N la fuerza normal y mg el peso. Se descomponen a lo largo de los ejes de coordenadas, de tal forma que el eje x coincida con T y el eje y coincida con N. El peso mgse descompone a lo largo de x como mgsen30° y a lo largo de y como mgcos30°.
Al aplicar las condiciones de equilibrio para el eje x se tiene: [pic]
[pic], de donde
[pic]
Para el eje y [pic]
[pic] de donde [pic]
[pic]
TALLER N° 1
1. Un objeto de 25 kg está suspendido de una cuerda A de la que se tira horizontalmente mediante la cuerda B, de manera que la cuerdaA forme un ángulo de 30° con la vertical. Calcular las tensiones de la cuerda A y B
2. Se desliza un cuerpo de 18Kg sobre un plano inclinado de 40° utilizando una cuerda. Si se desprecia el rozamiento, determine la tensión de la cuerda y la fuerza que ejerce el plano sobre el cuerpo.
MOMENTO DE FUERZA O TORQUE
Al aplicar fuerzas concurrentes sobre un cuerpo este tiende a rotar. Elmomento de una fuerza es el producto de dicha fuerza por la distancia perpendicular a un determinado eje de giro. Cuando se aplica una fuerza a una puerta pesada para abrirla, la fuerza se ejerce perpendicularmente a la puerta y a la máxima distancia de las bisagras. Así se logra un momento máximo. Si se empujara la puerta con la misma fuerza en un punto situado a medio camino entre el tirador y lasbisagras, la magnitud del momento sería la mitad. Si la fuerza se aplicara de forma paralela a la puerta (es decir, de canto), el momento sería nulo.
Sea el vector distancia d , un vector perpendicular a una fuerza, de magnitud igual a la distancia entre un punto A y la recta de acción de la fuerza, se define como vector momento de la fuerza con respecto al punto A :
[pic]…