Estática Nivel principiante - intermedio

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Semana: 04
ÁREA: A
ESTÁTICA
CICLO DICIEMBRE 2020 – MARZO 2021
¿Qué es la Estática?
Es una rama de la mecánica, cuyo objetivo es el estudio de las condiciones que debe cumplir un conjunto de fuerzas que actúan sobre un cuerpo o sistema rígido para que éste se encuentre en equilibrio mecánico.
Profesor de Física: Dennis A. Soto Velásquez
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¿Cuándo un cuerpo se halla en Equilibrio?
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Un cuerpo se halla en equilibrio cuando se halla en reposo (equilibrio ESTÁTICO); o en movimiento rectilíneo uniforme (equilibrio CINÉTICO).
equilibrio ESTÁTICO
equilibrio CINÉTICO
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¿Qué es Fuerza?
En el lenguaje cotidiano, fuerza es un empujón o un tirón. Una mejor definición es que una fuerza es una interacción entre dos cuerpos o entre un cuerpo y su ambiente. 
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La unidad de medida en el sistema internacional es el newton ().
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Notación de la Fuerza.
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Medida o módulo de 
Línea de acción
 : se lee fuerza “F”
: Dirección y sentido de .
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Interacción.
Es la acción mutua de dos cuerpos, o entre un cuerpo y su ambiente. 
Fuerza de reacción
Fuerza de acción
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FUERZAS DE LA Naturaleza.
Fuerza internas.
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Peso o fuerza gravitatoria 
Es la atracción generada por el campo gravitacional terrestre hacia su centro de masa, dicha magnitud es directamente proporcional a la masa del cuerpo. Se le ubica en el centro de gravedad del cuerpo. Para efectos prácticos siempre lo representaremos con un vector dirigido hacia abajo.
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Fuerza Normal 
Es una fuerza que debe su origen a la repulsión entre los electrones de un cuerpo con los de una superficie. Se debe entonces al contacto entre un cuerpo y una superficie. Siempre lo graficaremos mediante un vector perpendicular a la superficie donde se apoya un cuerpo.
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Fuerza Elástica 
Ley de Hooke
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Fuerza de rozamiento o fricción 
Se debe al deslizamiento de un cuerpo sobre una superficie rugosa. Se grafica con un vector paralelo a la superficie y opuesto al deslizamiento.
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Fuerza de rozamiento cinético.
: Fuerza de rozamiento cinético
: coeficiente de rozamiento cinético
: Fuerza normal
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Es el esfuerzo necesario para romper los enlaces que se forman constantemente cuando un cuerpo se desliza sobre otro, es proporcional a la magnitud de la fuerza Normal que actúa sobre las superficies y es independiente del área de contacto y de la rapidez relativa.
La dirección de esta fuerza es paralela a las superficies en contacto pero en un sentido opuesto al deslizamiento.
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Fuerza de rozamiento estático.
: Fuerza de rozamiento estático máximo
: Coeficiente de rozamiento estático
: Fuerza normal.
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Las fuerzas de fricción también están presentes entre dos superficies en reposo.
La magnitud máxima que esta fuerza alcanza cuando se está a punto de iniciar el movimiento se puede describir con la siguiente ley empírica:
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Fuerza de Tensión 
Es una fuerza interna que se origina en el interior de los cuerpos delgados (cables, cuerdas, etc.) se opone al estiramiento al que es sometido.
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Fuerza de reacción en una superficie.
Se define como la fuerza resultante entre la fuerza normal y la fuerza de rozamiento.
: Fuerza de reacción
: Fuerza normal
: Fuerza de rozamiento
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Diagrama de Cuerpo Libre 
Un diagrama de cuerpo libre es una representación gráfica utilizada para analizar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo libre; es decir, es un diagrama de fuerzas:
Por ejemplo, si consideramos que no existe fricción, el diagrama de cuerpo libre de cada uno de los bloques, será:
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Diagrama de cuerpo libre del sistema:
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Equilibrio Mecánico.
Un cuerpo se halla en equilibrio cuando se halla en reposo (equilibrio estático); o en movimiento rectilíneo uniforme (equilibrio cinético).
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LEYES DE NEWTON.
1era LEY DE NEWTON (Ley de Inercia): “Todo cuerpo trata de mantener su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme a no ser que un agente exterior le obligue a cambiar su estado de reposo
3era LEY DE NEWTON (Ley de Acción y Reacción): “Cuando 2 cuerpos A y B interactúan, a la acción de A se opone un reacción de B, en la misma dirección, con la misma intensidad pero en sentido opuesto”
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Primera Condición de Equilibrio.
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“Un cuerpo se encontrará en equilibrio de traslación cuando la fuerza resultante que actúa sobre él sea igual a cero, así se garantiza que este cuerpo se encuentra en reposo o con MRU”.
Es decir:
Si las fuerzas se descomponen en los ejes horizontal y vertical se tendrá:
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Teorema de Lamy.
Se aplica en el caso de 3 fuerzas concurrentes que producen equilibrio.
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Es una magnitud vectorial, donde su módulo indica el grado de giro que produce una fuerza a un cuerpo alrededor de un punto denominado: centro de momentos o centro de giro.
La dirección del vector momento es perpendicular al plano formado por el centro de giro y la línea de acción de la fuerza y su sentido se determina mediante la regla de la mano derecha.
El momento producido por la fuerza “F” con respecto al punto “O” está dado por:
Momento de una fuerza o torque .
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Ejemplos.
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Si el cuerpo gira o intenta girar en sentido horario, debido a una fuerza “F”, se dice que el momento producido por dicha fuerza es negativo
Alrededor de “A” : Momento negativo
Si el cuerpo o sistema gira o intenta girar en sentido antihorario, debido a una fuerza “F”, se dice que el momento producido por dicha fuerza es : positivo
Alrededor de “A” : Movimiento positivo
CONVENCIÓN DE SIGNOS.
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Cuando una fuerza actúa directamente en el centro de momentos o su línea de acción pasa por dicho punto, el momento producido por la fuerza es cero
CASO PARTICULAR.
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Segunda Condición de Equilibrio.
Lo que es lo mismo decir: 
 
NOTA : Para que un cuerpo se encuentre en equilibrio esnecesario que cumpla con las 2 condiciones de equilibrio
Para que un cuerpo rígido permanezca en equilibrio de rotación (en reposo o con MCU), el momento resultante respecto a un punto cualquiera debe ser cero.
 
ó
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O
d
P
M
F
 
A
 
-
 
A
 
F
F
F
O