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UNIDAD 2

Estática

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Concepto de Fuerza

Equilibrio. Primera Ley de Newton

Primera condición de equilibrio

Tercera Ley de Newton

Rozamiento

Momento de una Fuerza

Segunda Condición de Equilibrio

Centro de gravedad

Hoja de ruta

3Concepto de Fuerza

Fuerza es una magnitud vectorial capaz de cambiar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo. Puede ser de empuje o de arrastre.

La magnitud de una fuerza puede ser medida con un resorte con escala. Su unidad (SI) es el Newton [N]

Fuerzas de contacto son aquellas en las que el cuerpo que ejerce la fuerza está en contacto directo(tocándose) con el cuerpo sobre el que se aplica dicha fuerza. Fuerzas a distancia, se ejercen entre objetos separados

Ejemplos de fuerzas:

Fuerzas fundamentales:gravitatoria, eléctrica, magnética, nuclear fuerte y débil.

Fuerza NormalFuerza de RozamientoFuerzas elásticas

P

N

4Equilibrio. Primera Ley de Newton

La primera Ley de Newton, conocida como Ley de Inercia, dice que si la fuerza neta sobre un objeto es cero éste permanece en reposo o con velocidad uniforme sobre una línea recta.Nota: La primera Ley de Newton es válida en un Sistema de Referencia Inercial. Esto excluye sistemas de referencia que rotan o que están acelerados.

Isaac Newton1642-1727

Philosophiae naturalis principia mathematica

Lex I: Corpus omne perseverare in statu suoquiescendi vel movendi uniformer in directum, nisi quatenus illud a viribus impressis cogiturstatum suum mutare.

Lex II: Mutationem motis proportionalem essevi motrici impressae et fieri secondum lineamrectam qua vis illa imprimitur.

Lex III: Actioni contrariam semper et aequalemesse reactionem: sive corporum duorumactiones in se mutuo semper esse acquales et in partes contrarias dirigi.

Primera Condición de Equilibrio: Si la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es cero, el cuerpo se encuentra en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme.

Tipos de Equilibrio

5Tercera Ley de Newton (Principio de Acción y Reacción)

Cuando un objeto A ejerce una fuerza F (acción) sobre un objeto B, el objeto B ejerce simultáneamente una fuerza F’ (reacción) sobre A. F y F’ tienen igual módulo e igual dirección pero sentidos inversos.La Acción y la Reacción están aplicadas siempre sobre cuerpos distintos.

Fpersona sobre suelo

Fsuelo sobre persona

6Rozamiento

A escala microscópica, las superficies de los cuerpos son rugosas, esto origina una fuerza que dificulta el movimiento relativo entre cuerpos en contacto; se la denomina fuerza de rozamiento. Puede ser simplemente determinada del siguiente modo: Nfr μ=

La fuerza estática de rozamiento se incrementa de acuerdo al valor de la fuerza externa aplicada, hasta alcanzar un máximo (fr = μs N). Cuando el objeto comienza a moverse, la fuerza de rozamiento cinético es menor (fr = μk N).

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Propiedades de la Fuerza de rozamiento

a. El módulo de la fuerza de rozamiento máxima (frmax) es proporcional al modulo de la normal (N).

b. La frmax es independiente del área de la superficie de contacto.

c. Se verifica que: frmax=μsN. Donde μs es el coeficiente de rozamiento estático.

d. Comenzado el movimiento, la fuerza necesaria para mantenerlo es menor, frmax=μkN. Donde μk es el coeficiente de rozamiento cinético.

e. La fuerza necesaria para mantener un objeto en movimiento con velocidad constante, es menor que la necesaria para ponerlo en movimiento, ésto significa que μk < μs.

Rozamiento

8Momento de una Fuerza

r r rτ = ×r F

El momento τ ejercido por una fuerza F

alrededor de un punto O se define como el

producto vectorial del vector r, (cuyo origen

se encuentra en O y finaliza en el punto de

aplicación de la fuerza F ) y la fuerza F.

En rotación, fuerzas iguales aplicadas en distintos puntos o con ángulos diferentes producen efectos diferenciados

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Si la sumatoria de los momentos actuantes sobre un cuerpo en cero el cuerpo se encuentra en equilibrio rotacional.

Segunda Condición de Equilibrio

Centro de gravedad: es el punto donde puede suponerse aplicado el peso de un objeto.

Momento de una Fuerza

El cg no coincide necesariamente con un punto que pertenezca al cuerpo