Principios generales de mecanica

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TEMA 1 
 
PRINCIPIOS GENERALES DE LA MECANICA 
 
INTRODUCCIÓN 
 
 En el tema se explican conceptos relativos a la mecánica que están 
ampliamente relacionados con el desarrollo técnico de la asignatura Proyectos de 
Infraestructura para el sector agropecuario, y que el estudiante debe manejar 
continuamente, en la solución de los ejercicios numéricos planteados, dichos 
conocimientos están relacionados con conceptos, términos, unidades, leyes y 
principios que rigen la mecánica relacionada al comportamiento de los cuerpos 
rígidos en el área de la estática. Al final del tema se presentan Autoevaluaciones 
que permiten ejercitar los puntos tratados de manera autónoma permitiendo la 
retroalimentación y la consolidación de los aprendizajes sin la presión que genera 
el tiempo de evaluación presencial. 
 
OBJETIVOS 
 
 Repasar los principios generales de la mecánica, necesarios para abordar 
el estudio de la estática dirigida al análisis de elementos estructurales en el área 
de la construcción. 
 
MECANICA 
 
 Ciencia Física, que describe y predice las condiciones de reposo o 
movimiento de los cuerpos bajo la acción de las fuerzas. 
 
 
 
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AREAS DE LA MECANICA RELACIONADAS CON LA INGENIERIA 
 
 MECANICA DE SÓLIDOS 
 
 
 
 CUERPO RIGIDO 
 
 
 
 
 ESTATICA DINAMICA 
 
 
 
 CINETICA CINEMATICA 
 
 
 CUERPOS DEFORMABLES 
 
 
 
RESISTENCIA DE MATERIALES TEORIA DE LA ELASTICIDAD 
 
TEORIA DE LA PLASTICIDAD 
 
 
 
 
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 MECANICA DE FLUIDOS 
 
 
 
IDEALES VISCOSOS COMPRENSIBLES 
 
 
 
CONCEPTOS BASICOS DE LA MECANICA 
 
ESTATICA 
 
 Parte de la Mecánica que estudia las condiciones que deben cumplir los 
sistemas de fuerzas o cargas que actúan sobre cuerpos rígidos para que estos se 
encuentren en equilibrio. 
 
CUERPO RIGIDO 
 
 Cantidad determinada de materia, cuyas moléculas guardan una distancia 
invariable entre sí 
 
MASA 
 
 Propiedad invariable de un cuerpo que mide su resistencia al cambio de 
movimiento. 
 
FUERZA 
 
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 Acción que un cuerpo ejerce sobre otro. 
 
 
MAGNITUD 
 
Cualquier propiedad que puede ser medida. 
 
 Magnitudes fundamentales: No provienen de otras magnitudes; 
ejemplo: Longitud, Masa, Tiempo. 
 
Magnitudes derivadas: Proviene de la combinación de las magnitudes 
fundamentales a través de relaciones matemáticas; ejemplos: Área, 
Volumen, Velocidad, Fuerza, Densidad, Momento. 
 
UNIDAD 
 
 Patrón numérico usado para medir la magnitud cualitativa de una cantidad 
física, a la cual se le asigna el valor de uno (1) 
 
Unidades fundamentales: son las unidades de las magnitudes 
fundamentales; ejemplos: longitud metro (m), tiempo: segundos (seg. , s), 
Masa: Kilogramos (Kg) 
 
Unidades derivadas: . Provienen de la combinación de unidades 
fundamentales; ejemplos: área (m2), volumen (m3), velocidad (m/seg.), 
momento (Kg-m) y aceleración (m/seg2) 
 
Unidades secundarias: Son los múltiplos y submúltiplos de las unidades 
fundamentales y derivadas; ejemplos: masa: miligramo (mg), longitud: 
centímetros (cm), área: Kilómetros cuadrados (Km2.) 
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SISTEMAS DE UNIDADES 
 
 Cualquier grupo de unidades físicas elegido con el fin de obtener formulas 
simplificadas, formado por unidades fundamentales y unidades derivadas, de 
cada magnitud. 
 
SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES - SI- 
 
 VERSION MODERNA DEL SISTEMA METRICO, RECONOCIDA 
 MUNDIALMENTE 
 
 
 
 
 
 
 
 SISTEMA DE UNIDADES USUAL EN LOS E.U.A –FPS- 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LONGITUD TIEMPO MASA FUERZA 
 
metros segundos kilogramo newton 
 
 
(m) (s) (kg) (N) (kg*m/s2 ) 
 
LONGITUD TIEMPO MASA FUERZA 
 
 Pie segundo slug libra 
 
 
 (pie) (s) (lb*s2/pie) (lb) 
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UNIDADES ESCALARES: 
 
 Unidades que solamente poseen magnitud y pueden combinarse 
aritméticamente, ejemplos: longitud, área, energía, masa y tiempo. 
 
UNIDADES VECTORIALES 
 
 Unidades que tienen magnitud, dirección y sentido, se representan 
mediante vectores y se combinan geométricamente de acuerdo con la ley del 
paralelogramo, ejemplos: fuerza, momento, desplazamiento, velocidad, 
aceleración. 
 
VECTORES 
 
Segmento de recta orientado y dirigido que tiene un origen y un extremo. 
 
 
 
 
TIPOS DE VECTORES: 
 
 EQUIVALENTE O EQUIPOLENTE: 
segmento paralelo al vector, de igual magnitud 
y sentido. 
ELEMENTOS DEL VECTOR 
A : ORIGEN DEL VECTOR 
B : EXTREMO DEL VECTOR 
L : LONGITUD DEL VECTOR 
 : SENTIDO 
__ : DIRECCION 
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 DESLIZANTE: puede aplicarse en cualquier punto sobre su línea de acción 
 
 
 
 
 
FIJO: debe mantener su origen en un mismo punto de aplicación 
 
 
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LEYES Y PRINCIPIOS BASICOS DE LA MECANICA DEL CUERPO RIGIDO 
 
1. LEYES DE NEWTON 
 
1.1 Primera ley: Una partícula originalmente en reposo, o moviéndose en línea 
recta a velocidad constante, permanecerá en este estado con tal de que la 
partícula no se sujete a la acción de una fuerza desequilibrada. 
 
1.2 Segunda ley: Una partícula sujeta a la acción de una fuerza desequilibrada 
F experimenta una aceleración a que tiene la misma dirección que la fuerza 
y una magnitud que es directamente proporcional a la de la fuerza. Si F se 
aplica a una partícula de masa m, esta ley puede expresarse 
matemáticamente como: F = m.a (Esto significa: Fuerza = masa x 
aceleración). 
 
1.3 Tercera ley: Por cada fuerza que actúa sobre una partícula, la partícula 
ejerce una fuerza reactiva igual, opuesta y colineal. 
 
 
PROCEDIMIENTO GENERAL PARA ANALISIS Y SOLUCION DE 
PROBLEMAS: 
 
1. Lea el problema cuidadosamente y correlacione la situación física real con la 
teoría estudiada. 
2. Construya un diagrama nítido, con las cantidades involucradas y tabule los 
datos del problema. 
3. Enliste los principios relevantes, generalmente en forma matemática 
4. Resuelva las ecuaciones necesarias algebraicamente, asegúrese de que son 
dimensionalmente homogéneas, use un sistema consistente de unidades y 
complete la solución numéricamente. 
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5. Estudie la respuesta con juicio técnico y sentido común para determinar si 
parece razonable o no. 
6. Una vez que la solución ha sido terminada, revise el problema. Verifique que 
las UNIDADES son HOMOGÉNEAS o consistentes. 
7. Trabaje lo mas limpio y ordenadamente posible, a objeto de tener una visión 
clara de la Solución del problema. 
 
 
 
 
 
 
 
REFERENCIAS 
 
Beer, Ferdinand y Russell, Johnston. 1999. Mecánica vectorial para 
Ingenieros. Estática. EditorialMc Graw Hill. Pág 2-13 
Hibbeler, R. C. 1992. Mecánica para Ingenieros. Estática. Editorial. Pág 13- 
21 
Jiménez, Lenni. Guías de la asignatura. Tema 1 
Singer, Ferdinand. 1991. Mecánica para ingenieros. Estática. Editorial. Pág 
3-18. 
 Parker Harry, 1991. Texto simplificado de Mecánica y resistencia de 
 Materiales. Editorial Limusa S.A. de C.V, México, DF. Pág. 19-21 
 
http://www.eng.iastate.edu/efmd/statics.htm#mecanics 
 
http://www.ual.es/aposadas/08_Estatica.pdf 
 
http://www.fisica.usach.cl/|didactic/estatica_murrieta.pdf 
 
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http://www.fisicanet.fateback.com/materias/f1/f1_1/estatica.html-6k 
 
http://www.edu.aytolacoruna.es/aula/fisica/teoria/A_Franco/problem