FISICA 5 - LEYES DE NEWTON-ESTATICA, Física

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El estudio de las leyes y condiciones que
deben cumplir los cuerpos para encontrarse
en EQUILIBRIO; lo realiza aquella rama de
la mecánica llamada Estática, ciencia que
data desde la época de los egipcios y
babilónicos y que hoy ha dado lugar a
varias ramas de la ingeniería: civil,
mecánica, mecatrónica, minera, etc.
Se entiende por la acción mutua que se
da entre dos cuerpos ya sea a contacto
o a distancia.
“Al empujar el bloque 
estamos interactuando”
“La interacción que impulsa el clavo es la 
misma que detiene el martillo”
𝐹
Cuando suspendemos un cuerpo,
golpeamos un clavo, estiramos o
comprimimos un resorte, empujamos un
automóvil o limpiamos una ventana de
vidrio, decimos que estamos
interactuando. La magnitud vectorial que
sirve de medida de la acción mecánica
sobre un cuerpo es la fuerza 𝑭 cuya
unidad de medida es el SI es el newton
(N)
A. Fuerza gravitacional:
Es la fuerza de atracción entre dos
cuerpos debido a sus respectivas masas, esta
fuerza es muy débil, y para sentir su efecto es
necesario que por lo menos uno de los cuerpos
tenga una masa muy grande como la del Sol o de
los planetas.
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B. Fuerza Electromagnética: Es la
responsable de la interacción entre
partículas con carga eléctrica y, por
extensión, de todas las reacciones
químicas, así explica los fenómenos como
la electricidad, el magnetismo, la
interacción entre la luz y la materia, etc.
C. Fuerzas Nucleares Débil: Esta fuerza es la
responsable de los fenómenos naturales como la
desintegración radiactiva.
D. Fuerzas Nucleares Fuerte: Son fuerzas que
aparecen cuando la distancia entre los cuerpos
es menor que 10 -15 m y desaparecen cuando
esta distancia aumenta, luego son fuerzas de
corto rango.
Estas fuerzas explican porque las partículas
dentro del núcleo del átomo se mantienen
unidas.
Imagínate descubrir algo tan importante que lleve tu
apellido. Pues eso le ocurrió a Sir Isaac Newton,
científico inglés nacido en 1642. Las leyes de Newton son
fundamentales para el estudio del movimiento de los
objetos. Veamos de qué se tratan.
Isaac Newton fue un físico y
matemático inglés de los siglos XVII y
XVIII (nació el 25 de diciembre de 1642
y murió el 31 de marzo de 1727 a los 84
años) conocido principalmente por: –
Establecer las bases de la mecánica
clásica a través de sus tres leyes del
movimiento y su ley de la gravitación
universal.
Todo cuerpo se mantiene en reposo o
MRU, mientras no exista una fuerza
externa que lo modifique .
OBSERVACIONES
 Con esta ley definimos la fuerza como :
aquella cantidad física que cambia el estado
de movimiento de un cuerpo.
 En los sistemas de referencia donde se
cumple las leyes de Newton se les llama:
SISTEMAS DE REFREENCIA INERCIAL (SRI) .
Siempre que un objeto ejerce una
fuerza sobre un segundo objeto, el
segundo ejerce una fuerza de igual
magnitud, en la misma dirección, pero
en sentido opuesto sobre el primero..
Acción
Reacción
 Las fuerzas de acción y de reacción actúan 
sobre objetos diferentes
OBSERVACIONES
 Para toda acción, siempre le corresponde su 
determinada reacción, es decir no existe una 
fuerza de acción aislada
 Son de la misma naturaleza
 Se dan de manera simultánea
 Se puede dar ya sea en el contacto o a 
distancia
A) PESO (𝑾 = 𝑭𝒈). También la concomemos como fuerza de la gravedad, el peso de un
objeto es la magnitud de la fuerza gravitacional que actúa sobre el objeto. Su módulo se
calcula multiplicando la masa del cuerpo (kg) y la magnitud de la aceleración de la gravedad
(g)
Tierra
Piedra
Fg = mg 𝐶. 𝐺.
Fg
El centro de gravedad (C.G) de un cuerpo es
el punto geométrico donde se graficara la
fuerza de gravedad (peso), siendo algunos
ejemplos:
Fg
𝐶. 𝐺.
𝐶. 𝐺.
𝐵𝐴𝑅𝐼𝐶𝐸𝑁𝑇𝑅𝑂
B) FUERZA DE REACCION NORMAL . Fuerza
de naturaleza electromagnética que se
grafica cuando hay un contacto entre
superficies (lisas o rugosas) de forma
perpendicular a la superficie
N
C) FUERZA DE TENSION (𝑻 ). Fuerza de
naturaleza electromagnética que se
manifiesta cuando cuerpo como una cuerda,
cadenas se estiran. Se grafica haciendo un
corte imaginario a la cuerda y dicha fuerza
apunta hacia ese corte.
Fg
T
D) FUERZA ELASTICA (FE). 
Se manifiesta en cuerpo elásticos como
los resortes y ligas, donde la magnitud
de la fuerza es proporcional con la
deformación. Su módulo se calcula:
X
SIN DEFORMAR
𝑭𝒆 = −𝒌𝒙
Fe
K = constante elástica o de rigidez 
del resorte (en N/m)
x = deformación (en m)
E) FUERZA DE ROZAMIENTO
Es aquella fuerza de naturaleza
electromagnética, se manifiesta cuando hay un
deslizamiento relativo entre superficies ásperas
o rugosas, se grafíca en dirección opuesta la
deslizamiento; en la vida diaria es muy
importante, permite que uno camine o corra,
para el movimiento de las ruedas de un auto,
etc.
 𝑓
“Si un cuerpo se encuentra en
equilibrio, entonces la suma vectorial
de todas las fuerzas aplicadas al
cuerpo deben sumar cero”
ΣF = 0
 Para fuerzas que están sobre los 
ejes rectangulares “x” e “y”
 ΣFx = 0 → ΣF(→) = ΣF(←
 ΣFy = 0 → ΣF(↑) = ΣF(↓
 Para el equilibrio de un cuerpo donde actúan tres 
fuerzas que son concurrentes entre si, se formara 
un triangulo 
𝛼
𝜃
𝛼
𝜃 𝐹1
 𝐹3
 𝐹2
 𝐹1
 𝐹2
 𝐹3
𝜙
F1
senϕ
=
F2
senθ
=
F3
senα 𝑡𝑟𝑖á𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎𝑠
EJERCICIOS DE CLASE
01. Indique verdadero o falso según
corresponda con respecto al concepto de
fuerza:
I. La fuerza en el S.I. se mide en Newton 
II. La fuerza es una cantidad física fundamental.
III. La fuerza mide el grado de interacción entre 
dos cuerpos.
A) FFV B) FVF C) FFV 
D) VVF E) VVV
𝐈. 𝐅𝐀𝐋𝐒𝐎:
Si la bien es cierto, la unidad de medida es
el la que indica en la proposición; la
escritura de la unidad es en minúsculas
𝐈𝐈. 𝐅𝐀𝐋𝐒𝐎:
La fuerza es una cantidad física vectorial y
derivada según el S.I.
𝐈𝐈𝐈 . 𝐕𝐄𝐑𝐃𝐀𝐃𝐄𝐑𝐎:
RESOLUCION
02. Indique verdadero (V) o falso (F) respecto de
la 1era ley de Newton.
I. Si sobre una partícula, la fuerza resultante es
nula, dicha partícula podría estar en reposo.
II. Si una partícula mantiene un MRU, entonces la
resultante de fuerzas es nula
III. Si una partícula se encuentra con aceleración
constante, entonces está en equilibrio.
A) FVF B) VVV C) FFV
D) VFV E) VVF
𝐕
𝐕
𝐅
03. Respecto a la tercera ley de Newton, señale la
veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes
proposiciones:
I. No existe una fuerza única por separado, siempre
existen en pares.
II. Las fuerzas de acción y reacción constituyen un
par de fuerzas.
III. A toda fuerza de acción siempre le corresponde
una fuerza de reacción que actúen en el mismo
cuerpo.
A) VVV B) VVF C) VFV
D) VFF E) FVV
𝐕
𝐕
𝐅
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04. Marcar verdadero (V) o falso (F) 
I. Las fuerzas de acción y reacción están
aplicadas a cuerpos diferentes
II. Para que un cuerpo permanezca en equilibrio
necesariamente tiene que estar en reposo
III. Si un cuerpo está en equilibrio, la suma
vectorial de todas las fuerzas es igual a cero
A) VFF B) VVF C) FVF
D) VFV E) FFV
𝐕
𝐅
𝐕
05. Supongan que hace un viaje a un planeta donde
la aceleración de la gravedad es
1
5
g ;
g = aceleración de la gravedad en la Tierra, entonces
con respecto a tu masa y peso:
A) la masa aumenta en un quinto
B) la masa se reduce
C) la masa aumenta y el peso se reduce
D) el peso aumenta y la masa se reduce
E) la masa no cambia pero el peso se reduce.
15
16
05. Diremos que un cuerpo se encuentra en
equilibrio de traslación cuando la fuerza
resultante de todas las fuerzas que actúan
sobre él es nula: ∑ F = 0. La barra
mostrada de 4 kg se mantiene en reposo, ¿cuál
es el módulo de la reacción en la articulación?
(g=10 m/s2).
A) 10 N B) 15 N C) 20 N
D) 35 N E) 40 N
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06. La barra homogénea de 6 kg permanece en
reposo, tal como se muestra en el gráfico.
Determine la fuerza que ejerce la barra sobre la
pared (1). (g= 10 m/s2).
A) 13 2 N
B) 10 13 N
C) 100 N
D) 20 13 N
E) 40 N
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10. Enel gráfico, la barra es homogénea y
de 5kg. Si esta permanece en reposo,
determine la masa del bloque. (g= 10 m/s2)
A) 1 kg B) 2 kg C) 3 kg
D) 4 kg E) 5 kg
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11. Se muestra una barra homogénea
de 13 kg que permanece en reposo. Si
M es el punto medio de la barra,
determine la lectura del dinamómetro
ideal D. (g= 10 m/s2)
20
06. El sistema mostrado está en equilibrio;
el peso del bloque B es mayor que el de C.
Indique cuál es el D.C.L. más adecuado
para el bloque C.
RESOLUCION
c
21
RESOLUCION
22
RESOLUCION
23
RESOLUCION
24
11. El sistema mecánico mostrado se encuentra
en equilibrio. Sabiendo que W = 15N y P = 50N.
Determinar la fuerza de reacción entre el bloque
P y la superficie. Desprecie el peso de las poleas
A) 10 N B) 15 N C) 20 N
D) 30 N E) 35 N
RESOLUCION
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13. Si la barra de 8 kg permanece en
reposo, determine el módulo de la
reacción en la articulación. (g= 10 m/s2).
A) 90 N
B) 100 N
C) 40 N
D) 50 N
E) 60 N
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14. La barra mostrada es uniforme y
homogénea que se encuentra en equilibrio, si
su masa es de 1,2 kg y la reacción en la pared
lisa es de 5N, determine la reacción en el punto
B
A) 10 N B) 15 N C) 20 N
D) 13 N E) 18 N
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16. Si la esfera homogénea de
90 N se mantiene en equilibrio;
determine el valor de la acción del
plano inclinado sobre la esfera.
A) 80 N B) 60 N C) 100 N
D) 120 N E) 75 N