06-estatica I

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ESTÁTICA I
TEMA
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ESTÁTICA 
La fuerza es magnitud vectorial que es una medida del 
grado de interacción, o acción mutua, que existe entre los 
cuerpos o entre sus partículas. 
 ◊ PRINCIPIO DE ACCIÓN Y REACCIÓN 
Establece que en la naturaleza toda fuerza de acción 
viene seguida de una fuerza de reacción.
Las fuerzas de acción y reacción debido a la 
interacción entre dos partículas tienen el mismo 
módulo, son colineales pero tienen direcciones 
opuestas y se encuentran actuando en cuerpos 
diferentes.
FBA FAB
A B
A la fuerza con que un cuerpo actúa sobre otros se 
denomina fuerza de acción y la fuerza con que el 
otro actúa sobre el primero se denomina fuerza de 
reacción. Así, para la partícula Fa será la fuerza de 
acción y Fr la fuerza de reacción; para la partícula será 
fuerza de acción (Fa) y la fuerza de reacción (Fr).
En conclusión
Las fuerzas que actúan sobre un cuerpo son las fuerzas 
de reacción debido a la interacción de este con los 
demás cuerpos del universo, o lo que es equivalente, 
las fuerzas de acción que ejercen los demás cuerpos 
del universo sobre él. 
Al analizar diversos tipos de interacciones, Newton 
llegó a la siguiente conclusión: 
Matemáticamente esto se expresa así: 
Esta afirmación se conoce con el nombre de Tercera 
Ley de Newton.
FUERzAS USUALES 
Son aquellas que se emplean comúnmente en la parte de 
la mecánica y entre ellas tenemos: 
 ◊ FUERZA DE GRAVEDAD 
Se denomina así a la fuerza con la cual la Tierra atrae 
a los cuerpos. En las cercanías de su superficie se 
gráfica vertical hacia abajo, su valor es proporcional a 
la masa del cuerpo.
C.G.
Piedra
superficie de
la Tierra
g: Aceleración de la gravedad 
(g = 10 m/s2)
 ◊ FUERZA DE TENSIÓN 
Es aquella que surge en el interior de los hilos, cuerdas, 
cables, etc.; y se manifiestan como una resistencia a 
que estos cuerpos sean estirados.
Esta fuerza es de naturaleza electromagnética, donde 
predominan los efectos atractivos entre las moléculas 
del material del cual está fabricado los hilos, cables o 
cuerdas, y su módulo es igual a lo largo de la cuerda.
 ◊ FUERZA ELÁSTICA 
Es aquella que surge en el interior de los cuerpos 
elásticos (resortes) y que manifiesta como una 
resistencia a que estos sean estirados o comprimidos.
Por ejemplo, consideremos un resorte de masa 
despreciable (resorte ideal).
FÍSICA
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x
Resorte sin
deformar
Resorte 
deformado
(compresión)
x
Resorte sin
deformar
Resorte
deformado
(estirado)
En ambos casos nos damos cuenta que el resorte 
al estar deformado, su longitud cambia o varía en 
cierto valor “x” a la cual denominaremos deformación 
longitudinal.
La fuerza elástica es la misma naturaleza que 
las fuerzas de tensión y de compresión, es por 
tanto electromagnética; tal que en el estiramiento 
predominarían los efectos repulsivos entre las 
moléculas.
FELA
®
FELA
®
Durante el estiramiento
del resorte predomina
la entre las
moléculas.
atracción
Experimentalmente se comprueba que al incrementar 
la deformación longitudinal del resorte la resistencia a 
la deformación se incrementa, por tanto el módulo de 
la fuerza elástica se incrementa así que:
FELA D.P. x
Dónde:
∴ =EL AF Kx Ley Hooke
K: Constante de Rigidez y su unidad en el S.I. es (N/m)
 ◊ FUERZA NORMAL 
Es de naturaleza electromagnética; que se genera 
entre las superficies de dos cuerpos, cuando éstos 
se acercan a una distancia relativamente pequeñas; 
predominando los efectos repulsivos.
La fuerza normal se representa con un vector que es 
siempre perpendicular a la superficie en contacto.
PRIMERA CONDICIÓN PARA EL EQUILIBRIO 
Un cuerpo se encuentra en equilibrio de traslación si la 
fuerza resultante de todas las fuerzas externas que actúan 
sobre él es nula. 
= ⇔
 
RF 0
Equilibrio de 
traslación
El equilibrio de traslación puede ser por:
v= 0
Equilibrio estático
a. Reposo
v= cte.
Equilibrio cinético
b. M.R.U.
En ambos casos se cumple: FR = 0
Matemáticamente, para este caso se cumple:
FÍSICA
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EJERCICIOS RESUELTOS
1. Halle la fuerza que debe aplicar la persona para
mantener el bloque de 10 kg en la posición mostrada,
masa de la polea=2 kg; g=10 m/s
 ◊ SOLUCIÓN:
• La fuerza que hace la persona en el extremo de la
cuerda es el mismo en toda la cuerda.
T T 
20N 
100N 
ΣFy = 0
2T – 120 = 0
2T = 120
T = 60 N
Rpta. : 60 N.
2. La figura muestra a dos bloques A y B a punto de
deslizarse. Si el coeficiente de rozamiento estático
entre los bloques y la superficie es 0,5, determine la
masa del bloque A, sabiendo que mB = 6kg.
 ◊ SOLUCIÓN:
T = mB gsen37º +	mSmBgcos37º (1)
T +	mSmA gcos53º = mA gsen53º (2)
Resolviendo
mA = 8 kg
Rpta.: 8 kg.
3. La barra AB e la figura es homogénea y de masa 0,8
kg. Determina la reacción e la articulación en "A". Si
AC = 4m y BC = 6m. (g = 10 m/s2)
 ◊ SOLUCIÓN:
D.C.L →	barra
- Por semejanza con el ∆ sombreado:
R = 10N
Rpta.: 10N.
PRÁCTICA DIRIGIDA
1. Una esfera de 600 N de peso se encuentra en
equilibrio sobre un plano liso y sostenido por una
cuerda inelástica. Determinar la fuerza de reacción y
la tensión en la cuerda.
A) 172 N y 360 N B) 210 N y 180 N
C) 480 N y 360 N D) 400 N y 200 N
FÍSICA
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2. Hallar la magnitud de la fuerza horizontal “F” que
permite subir el bloque de 50 N a velocidad constante
sobre el plano inclinado liso.
A) 50 N B) N
C) 173 N D) 100 N
3. En la figura se muestra la esfera homogénea y lisa
que pesa 300 N, determine la magnitud de tensión
que soporta la cuerda de peso despreciable, la pared
es lisa.
A) 100 N B) 150 N
C) 200 N D) 200 N
4. Si las superficies son lisas y la cuerda es inextensible
y de peso despreciable, determinar la reacción normal
sobre el bloque en equilibrio (m = 4 kg y g = 10 m/s2)
A) 60 N B) 40 N
C) 100 N D) 80 N
5. Es habitual en el día a día de los trabajos verticales
que necesitemos desplazar una carga cuya masa sea
demasiado pesada para poder moverla aplicando
la fuerza de una sola persona. Para hacer frente a
esta contingencia solemos recurrir a los polipastos.
Un polipasto es una combinación de poleas fijas y
móviles recorridas por una cuerda que tiene uno de
sus extremos conectado a un punto fijo y permite
ejercer una menor fuerza para elevar cuerpos muy
pesados.
En el esquema mostrado determine la reacción normal 
del piso; existe equilibrio y las poleas pesan 10 N cada 
una y los bloques son de pesos: (wA = 200 N); (wB =
20 N).
A) 90 N B) 115 N
C) 130 N D) 65 N
6. Si el sistema mostrado se encuentra en equilibrio y el
bloque “A” pesa 600 N, determine la diferencia entre
las magnitudes de las tensiones en las cuerdas. (g =
10 m/s2)
A) 360 N B) 480 N
C) 600 N D) 120 N
7. En la naturaleza se presenta una fuerza llamada
de rozamiento, la causa de la existencia de esta
fuerza es la siguiente: las superficies de los cuerpos,
incluso las de los aparentemente lisos, no son lisas;
presentan una serie de asperezas que, al apoyar un
cuerpo sobre otro se manifiesta, para nuestro gráfico
consideremos el caso ideal es decir de superficies
perfectamente lisas. Determine la fuerza de contacto
entre los bloques A y B si el sistema se encuentra en
equilibrio, siendo sus pesos. wA = 200 N; wB = 20 N.
A) 100 N B) 50 N
C) 30 N D) 35 N
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8. Si el sistema mostrado se mantiene en reposo,
determine la masa del bloque B. Considere poleas
ideales. (g = 10 m/s2)
A) 2 kg B) 3 kg
C) 5 kg D) 6 kg
9. En física se le conoce como inercia a la capacidad
que tiene la materia de mantener su estado de
reposo o de movimiento rectilíneo uniforme mientras
no exista una fuerza neta que actúe sobre ella. El
sistema mostrado está en equilibrio. Determine
el módulo de la reacción del piso sobre el bloque
de 8 kg, si la esfera es de 11 kg y el resorte está
comprimido 5 cm. (K = 10 N/cm; g = 10 m/s2)
A) 60 N B) 20 N C) 80 N D) 50 N
10.La figura nos muestra un hombre sosteniendo
un bloque de 20 kg y manteniendolo en reposo.
Determine la lectura del dinamómetro. (g = 10 m/s2)
A) 45 N B) 80 N C) 60 N D) 62 N
11. La gráfica nos muestraun resorte conectado a una
esfera lisa y apoyado sobre un plano inclinado liso
de 30°. Determine la deformación del resorte, si la
esfera homogénea es de 2 kg. (considere K=10N/cm;
g = 10 m/s2)
A) 1 cm B) 2 cm C) 3 cm D) 4 cm
12. La mecánica clásica es una formulación de la
mecánica para describir el movimiento de sistemas
de partículas físicas de sistemas macroscópicos y a
velocidades pequeñas comparadas con la velocidad
de la luz. El término "clásico" se usa en contraste
con el de "moderno". Determine la lectura del
dinamómetro, si el bloque de 6 kg está en equilibrio
y las poleas son de 2 kg cada una. (g = 10 m/s2)
A) 20 N B) 40 N C) 60 N D) 100 N
13. La esfera lisa de 10 kg mostrada se mantiene en
equilibrio, apoyado sobre una superficie inclinada lisa. 
Determine la deformación del resorte, conociendo
que la constante de rigidez del resorte es de 10N/
cm. (g = 10 m/s2)
A) 1 cm B) 2 cm C) 3 cm D) 4 cm
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14.La mecánica vectorial, deviene directamente de las
leyes de Newton, por eso también se le conoce con
el gentilicio de newtoniana. Fue construida en un
principio para una sola partícula moviéndose en un
campo gravitatorio. El análisis y síntesis de fuerzas
y momentos, constituye el método básico de la
mecánica vectorial. La barra de masa despreciable
se encuentra en equilibrio. Determine el módulo de
la reacción del apoyo sobre la barra. (g = 10 m/s2)
A) 100 N B) 400 N
C) 200 N D) 300 N
15.Un aro liso y homogéneo de 11,7 kg se apoya sobre
los clavos P y Q en una pared vertical, encontrándose
en equilibrio. Determine la magnitud de la fuerza que
el clavo P ejerce al aro. (g = 10 m/s2)
A) 100 N B) 200 N
C) 250 N D) 300 N
La estática analiza las cargas (fuerza, par / momento) y estudia 
el equilibrio de fuerzas en los sistemas físicos en equilibrio 
estático, es decir, en un estado en el que las posiciones relativas 
de los subsistemas no varían con el tiempo.