SB-T04-ESTATICA(Diagrama de cuerpo libre)Prof Carlos Jimenez

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26/10/2020
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FÍSICA 
Profesor
Carlos Jimenez
FÍSICA
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FÍSICA
FUERZA DE LA 
GRAVEDAD
FUERZA DE 
TENSIÓN
1ra Condición de equilibrio
ESTÁTICA
FUERZA 
NORMAL
LEYES DE NEWTON
FUERZA 
ELÁSTICA
LEYES DE NEWTON
INERCIA
Es una propiedad de la materia.
Los cuerpos tratan de mantener su condición de reposo o de movimiento
PRIMERA LEY DE NEWTON (Principio de inercia)
“Todo cuerpo permanece en reposo o mantiene su movimiento rectilíneo 
uniforme de manera indefinida, hasta que una fuerza cambie su condición”
INERCIA DE REPOSO
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LEYES DE NEWTON
La caja continúa su movimiento, por inercia
INERCIA DE MOVIMIENTO
LEYES DE NEWTON
SEGUNDA LEY DE NEWTON
Establece que las aceleraciones que experimenta un cuerpo son proporcionales 
a las fuerzas que recibe. 
aceleración
F
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LEYES DE NEWTON
TERCERA LEY DE NEWTON (Principio de acción y reacción)
Siempre que dos cuerpos interactúan la fuerza que ejerce el primero sobre el segundo, provoca
que el segundo aplique una fuerza sobre el primero, de igual valor pero sentido contrario.

F
ACCION~

F
REACCION~
 
F F
ACCION REACCION~ ~
= −
LEYES DE NEWTON

F
ACCION~

F
REACCION~  
F F
ACCION REACCION~ ~
= −
EJEMPLO: Dibujar las fuerzas de acción y reacción entre las dos esferas.
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LEYES DE NEWTON

F
ACCION~

F
REACCION~
 
F F
ACCION REACCION~ ~
= −
EJEMPLO: Dibujar las fuerzas de acción y reacción entre la persona y el auto.
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
FUERZAS POR 
CONTACTO
Es una cantidad física vectorial, que expresa el grado de interacción entre dos cuerpos.
Pueden ser: Por contacto o a distancia
N S N S
FUERZA A 
DISTANCIA
FUERZA
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PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
FUERZA DE LA GRAVEDAD
Es la fuerza con que la Tierra atrae a todos los cuerpos
También la conocemos como: PESO
En un DCL, se le dibuja de manera vertical y hacia abajo
PESO
Centro de gravedad
PESO
Centro de gravedad
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
Peso = masa x aceleración de la gravedad
Según el SI: P = se expresa en newton (N)
m = se expresa en kilogramos (kg)
P = m g
g = aceleración de la gravedad
Si consideramos que: g = 10 m/s2
Peso 
600 N
85 kg
¡Rayos!
Peso 850 N
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PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
Diferencias entre masa y peso
m = 200 g =
¿convertir los gramos a kilogramos?
MASA PESO
Es una cantidad escalar, no tiene dirección Es una cantidad vectorial; tiene dirección
Su valor no depende de la aceleración de la
gravedad
Su valor depende de la aceleración de la
gravedad
Según el SI, se expresa en kilogramos (kg) Según el SI, se expresa en newton (N)
Recuerda que: 1 kg = 1 000 g
200
1000
kg
m = 0,2 kg
Su peso es: P = m g
P = (0,2)(10)
P = 2 N
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
EJEMPLO: Si consideramos que:
La balanza indica 75 kg
En la Luna: g = 1,6 m/s2
En la Tierra: g = 10 m/s2
¿Cuánto será su masa en la 
Luna?
75 kg
Peso 
750 N
En la Luna 
peso 
menos
¿Cuánto pesa la persona en 
la Luna?
P = mg 
P = (75 kg)(1,6 m/s2) 
P = 120 N 
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FUERZA DE TENSIÓN (T)
En un DCL, se le dibuja a lo largo de la cuerda, saliendo del cuerpo
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
Es la fuerza que aparece en las cuerdas, cables, cadenas, etc
TENSIÓN
TENSIÓN
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
FUERZA NORMAL (N)
En un DCL, se le dibuja de manera que forme 90° con la superficie (piso o pared)
Es la fuerza que aparece cuando hay contacto con otras superficies, como pisos y paredes
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PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
FUERZA ELÁSTICA (Fe)
Es la fuerza que aparece en los cuerpos elásticos, como los resortes
En un DCL, se le dibuja a lo largo del resorte.
Su valor es proporcional a su estiramiento.
Fe = K x
K = constante elástica del resorte (N/m)
x = deformación o estiramiento del resorte (m).
x
Fe
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
EJEMPLO:
Con los datos de la figura, determine la fuerza elástica en el resorte.
F = K x
F = 60 N 
0,20 m
0,30 m
F
K = 600 N/m
x = 0,30 – 0,20 = 0,10 m
F = (600)(0,10)
x
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DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE
PESO
Un diagrama de cuerpo libre (DCL), es un gráfico donde se dibujan todas las fuerzas que 
actúan sobre un determinado cuerpo
TENSIÓN
NORMAL
DCL DEL AUTO
DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (DCL)
DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE
PESO
NORMAL 1 NORMAL 2
PESO
TENSIÓN 1
TENSIÓN 2
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PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
EQUILIBRIO MECÁNICO
Si un cuerpo se encuentra en equilibrio, su aceleración es cero.
Si un cuerpo está en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme, estará en equilibrio
Velocidad 
constante
La pelota en reposo Gimnasta en reposo Joven se desliza con MRU
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
Si un cuerpo se encuentra en equilibrio, la fuerza resultante que actúa sobre él, es igual a cero.
∑ ԦF = 0
Ejemplo: Si el bloque se encuentra en equilibrio, y las fuerzas que se muestran, son
horizontales; hallar el valor de F.
320 N
F
140 N
225 N
∑ ԦF = 0
+320 + F 
+320 + F – 365 = 0
F – 45 = 0
F = 45 N
– 140 – 225 = 0
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PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
Un bloque que pesa 120 N, es sostenido por dos personas A y B. La primera de ellas aplica una
fuerza 2F y la otra, una fuerza 3F; determine el valor de la fuerza que aplica cada persona.
Ejemplo:
3F2F
120 N
∑ ԦF = 0
+2F + 3F
5F – 120 = 0
5F = 120
F = 24 N
– 120 = 0
F =
120
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PERSONA A: 2F = 2(24) = 48 N
PERSONA B: 3F = 3(24) = 72 N
A B
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
El bloque mostrado en la figura, tiene una masa
de 2,4 kg y se encuentra en equilibrio sobre un
piso; determine el valor de la fuerza normal del
piso. Considere: g = 10 m/s2
Ejemplo:
DCL del bloque:
P = mg
Normal: NP
Se aplica: ∑ ԦF = 0
NP – mg = 0 
NP = mg
NP = (2,4kg)(10 m/s
2)
NP = 24 N
DATO: m = 2,4 kg 
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PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
El bloque mostrado en la figura, tiene
una masa de 1,8 kg y se encuentra en
equilibrio sostenido por una cuerda,
según se muestra en la figura;
determine el valor de la tensión en la
cuerda. g = 10 m/s2
Ejemplo:
DCL del bloque:
P = 18 N
T
∑ ԦF = 0
T + T – 18 = 0 
2T - 18 = 0
2T = 18
T = 9 N
DATO: m = 1,8 kg 
T
P = mg = (1,8)(10) T = 
18 N 
2 
= 18 N
FÍSICA
MOMENTO DE PRACTICAR
•PROBLEMAS Y RESOLUCIÓN
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PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
Se mide la masa de un astronauta en la Tierra y se obtiene 100 kg. Si la aceleración de
la gravedad en un satélite es la cuarta parte de la aceleración de la gravedad en la
superficie terrestre; determine su peso en dicho satélite. (g = 9,8 m/s2)
A) 980 N B) 720 N C) 490 N D) 245 N
Problema 1:
Masa en la Tierra = Masa en el planeta = 100 kg
Aceleración de la gravedad en el planeta: gplaneta =
gtierra
4
=
9,8
4
= 2,45 m/s2
Peso en el planeta = m gplaneta
Peso en el planeta = (100)(2,45)
Peso en el planeta = 245 N
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
Se tiene un resorte cuya constante elástica es igual a K = 500 N/m. Determine la
magnitud de la fuerza que se debe aplicar al resorte para estirarlo 10 cm.
A) 5 N B) 50 N C) 100 N D) 500 N
Problema 2:
DATOS: K = 500 N/m
x = 10 cm = 
10
100
m = 0,1 m
FÓRMULA: F = K x
F = (500)(0,1)
F = 50 N
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PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
En el siguiente sistema en equilibrio, las poleas no pesan, el bloque P, tiene una masa
de 10 kg y la constante del resorte es K=800 N/m. Determine el estiramiento del
resorte. Considere: g = 10 m/s2
A)10 cm B) 15 cm C)20 cm D) 25 cm
Problema 3:
PESO = m g = (10)(10) = 100 N
100 N
T
T T
Fe
Por equilibrio:
En el bloque: T = 100 N
En la polea: Fe = T + T
Fe = 2T 
K x = 2(100) 
800 x = 200 
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4 x = 1 
x = 
1
4
m
x = 
1
4
(100 cm) 
x = 25 cm 
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
En el siguiente sistema en equilibrio, las poleas son ideales; hallar la masa del bloque P.
Considere: g = 10 m/s2
A) 32 kg B) 16 kg C) 8 kg D) 3,2 kg
Problema 4:
P
P
32
1616
888
8 N
T8 =
8 N
P = 32 N
m g = 32 N
m (10) = 32
m = 3,2kg
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PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
El siguiente sistema de poleas, se encuentra en equilibrio. Si las poleas, no pesan,
determine la masa del bloque P. Considere: g = 10 m/s2
A) 0,5 kg B) 2,5 kg C) 5 kg D) 10 kg
Problema 5:
10 N P
10 N
T10 =
5 5
2,5 2,5
2,5 2,5
5
P
P = 5 N
m g = 5 N
m (10) = 5
m = 0,5 kg
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
Las poleas del siguiente sistema son ideales. Si los bloques están en equilibrio;
determine el peso de los bloques P y Q. Dar como respuesta la suma de dichos pesos.
A) 25 N B) 30 N C) 40 N D) 45 N
Problema 6:
= 20 N
40 N
T = 40 N
2020
10
10
5
5
20
P
5
Q = 5 N
P + Q = 20 + 5
P + Q = 25 N
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PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
Un bloque P es mantenido en equilibrio mediante un sistema de poleas ideales y un
bloque que pesa 32 N. Determine el peso del bloque P
A) 48 N B) 32 N C) 64 N D) 96 N
Problema 7:
32 N
T = 32 N
3232
32
64
P
P = 32 + 64
P = 96 N
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
Si se sabe que para estirar a un resorte una longitud de 8 cm se necesita aplicar una
fuerza de 90 N; ¿cuánto se le tendrá que aplicar al mismo resorte para estirarlo 12 cm?
A) 90 N B) 115 N C) 125 N D) 135 N
Problema 8:
FUERZA ELÁSTICA: Fe = K x
1er Caso: 90 N = K (8 cm)
2do Caso: F = K (12 cm)
Dividiendo:
90 N
F
=
8 cm
12 cm
F =
(90 N)(12)
8
F = 135 N
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PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
En el siguiente sistema en equilibrio, los bloques P y Q pesan 25 N y 80 N
respectivamente. Determine la fuerza normal entre el bloque Q y el piso.
A) 25 N B) 30 N C) 40 N D) 45 N
Problema 9:
25 N
T25 N =
25 25
50
80 NNp
Np + 50 = 80
Np = 30 N
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
Una barra pesa 46 N y es sostenida mediante dos cuerdas que sostienen a dos bloques,
tal se muestra en la figura. Si el bloque B pesa 6 N más que A; ¿cuánto pesa el bloque A?
A) 16 N B) 20 N C) 26 N D) 32 N
Problema 10:
P
TP =
P
P + 6
T = P + 6P + 6
46 N
Por equilibrio:
P + P + 6 = 46
2P = 46 - 6
2P = 40
P = 20 N
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PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
EJERCICIO:
Con los datos de la figura, determine la fuerza elástica en el resorte.
A) 127,5 N B) 170 N C) 175 N D) 297,5 N
F = K x
F = 170 N 
0,15 m
0,35 m
F
K = 850 N/m
x = 0,35 – 0,15 = 0,20 m
F = (850)(0,20)
x
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
EJERCICIO:
En el resorte de constante K = 700 N/m; determine, ¿cuánto será su deformación (x) si se le
aplica una fuerza de F= 84 N?
A) 12 cm B) 10 cm C) 8 cm D) 7 cm
F = K x
x = 12 cm
x
F=84 N
84 N = (700 N/m)(x)
x = 
84 N
700 N / m
x = 0,12 m
x = 0,12 (100 cm)
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PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
R E S P U E S T A S
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
C D B B A A C A D C
FÍSICA
PRACTICA Y APRENDERÁS