FISICA-1-ANTONIO-ROSAS-2-AÑO-HY-S-Estática-resumen-y-principios

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Estática 
 
Estudio de las fuerzas en equilibrio, determina las condiciones bajo las cuales un cuerpo actuado por 
diversas fuerzas permanece en equilibrio, es decir en reposo. 
La estática estudia las condiciones que se deben cumplir para que un cuerpo sobre el que actúan 
fuerzas quede en equilibrio. 
Pero ¿Qué significa que un cuerpo esté en equilibrio? Un cuerpo está en equilibrio cuando se halla 
en reposo o movimiento rectilíneo uniforme. 
Fuerzas: 
Es toda causa capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de 
un cuerpo o de producir en él una deformación. 
La fuerza es una magnitud VECTORIAL: se representa por una flecha y 
vector, necesitamos conocer su modulo, su dirección, sentido y punto de 
aplicación (acciones que actúan sobre los cuerpos y provocan su 
movimiento o reposo). 
Para levantar un cuerpo, para empujar un auto, el hombre realiza un esfuerzo muscular. En física 
dicho esfuerzo se denomina “hemos aplicado una fuerza” o se aplicó una fuerza. 
Por lo tanto fuerza es todo lo que tiende a modificar el estado de reposo o de movimiento rectilíneo y 
uniforme de un cuerpo. 
Ejemplos de fuerzas: Visibles, fenómeno de empuje o tracción, por ejemplo empujar un libro, tirar 
una jarra sobre la superficie de la tierra. Menos visibles, si dejamos caer un lápiz, la fuerza de la 
gravedad tirara de él hacia el centro de la tierra. La gravedad no es la única fuerza de acción a 
distancia, por ejemplo el magnetismo y las fuerzas eléctricas. 
Las fuerzas implican siempre una interacción entre dos objetos. 
Representación grafica de la Fuerza 
Para que una fuerza quede determinada debemos conocer: 
 Su recta de acción o directriz. 
 Su intensidad (en Newton o Kilogramo fuerza) 
 Su sentido (lo indica la flecha) 
 Su punto de aplicación. 
 -Dirección o línea de acción es la recta en la que se sitúa el 
vector, puede ser horizontal, vertical, inclinada, etc. 
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 -Sentido, nos indica la orientación del vector dentro de la línea de acción, y queda indicado por la 
flecha. 
 -Modulo o intensidad, indica el valor numérico, siempre positivo, que cuantifica el número de 
unidades de la magnitud que representa. (debe establecerse, siempre, una escala de 
representación) 
 -Punto de aplicación corresponde al punto, también dentro de la línea de acción donde actúa el 
vector. 
Elementos fundamentales de la estática: si una fuerza actúa sobre un cuerpo rígido, puede 
manifestar su acción de tres maneras. 
a- Un desplazamiento, si esta quieto (tema de estática) 
b- Un cambio de velocidad, si esta en movimiento (tema de dinámica) 
c- Una deformación (tema de resistividad de materiales) 
Nomenclatura: cuando se trate de una magnitud vectorial, es decir un vector, lo 
expresamos con una flecha encima 
 
Unidades: la unidad de la fuerza es el Newton (N). se define como la fuerza que hay que aplicar a 
una masa de un kilogramo para que adquiera una aceleración de un metro por segundo cada 
segundo. 
1 N = 1 Kg m / s2 
Masa y Peso 
La masa es sinónimo de cantidad de materia, es una mediad de la inercia de un objeto, cuanto 
mayor sea la masa de un cuerpo, tanto mayor será la fuerza necesaria para darle una aceleración 
especifica. 
Para cuantificar el concepto de masa, en unidades de S.I. se usa el kilogramo (Kg). 
Los temimos masa y peso suelen confundirse entre sí, diremos que masa es unan propiedad del 
objeto en sí, es decir una medida de la inercia del cuerpo o de su “cantidad de materia”. Por otro lado 
el PESO es una fuerza, es decir el “tirón” de la gravedad que actúa sorbe un objeto. 
La masa de un objeto se define como la cantidad de materia en el objeto. Se mide mediante la 
comparación con un patrón de masa establecido en un instrumento conocido como balanza. La 
masa de un objeto se mide en kilogramos, y será el mismo tanto si se mide en la tierra o en la luna. 
El peso (P) de un objeto en la tierra se define como la fuerza que actúa sobre el objeto debido a la 
gravedad de la tierra. Si el objeto estuviera colocado en la luna, entonces su peso en la Luna sería la 
fuerza que actúa sobre el objeto debido a la gravedad de la luna. El peso se mide con un 
dinamómetro calibrado y se lee en Newtons. 
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La fuerza de la gravedad viene dada por la segunda ley de Newton F=ma, donde F es la fuerza de la 
gravedad en Newtons, m es la masa del objeto en kilogramos, y a es la aceleración debida a la 
gravedad (g) cuyo valor en la tierra es 9,81 m/s2 . Cuando se utiliza específicamente la ecuación 
para encontrar el peso de la masa o viceversa, se utiliza la ecuación P=mg. 
Peso: fuerza que atrae a los cuerpos hacia el centro de la tierra. 
 
= m * g 
 
Donde g es la aceleración de la gravedad g= 9,81 m/s2 y m es la masa del cuerpo que se mide en 
Kg. La fuerza peso también suele llamarse fuerza de gravedad, o fuerza peso. 
Notas: 
 La masa de un objeto se mide en kilogramos y se define como la cantidad de materia en un objeto. 
 La masa de un objeto se determina mediante la comparación de la masa con masas conocidas en una balanza. 
 El peso de un objeto en la tierra se define como la fuerza que actúa sobre el objeto por la gravedad de la tierra. 
 El peso se mide con un dinamómetro calibrado. 
 La fórmula que relaciona masa y el peso es P=mg. 
 
Ejemplo Problema: ¿Cuál es el peso de un objeto colocado en la superficie de la tierra, si la masa del 
objeto es de 43,7 kg? 
Solución: P = mg = (43.7 ks) (9.80 m/s 2 ) = 428 N 
Ejemplo Problema: ¿Cuál es el peso de un objeto colocado en la superficie de la tierra, si la masa del 
objeto es de 43,7 kg? 
Solución: m= P / g = 2570 / 9.80 / 2 = 262 kg 
 
 
Sistema de fuerzas 
Antes de empezar a estudiar los efectos de las fuerzas sobre los cuerpos conviene diferenciar dos 
conceptos que en mecánica son importantes: la partícula y el sólido rígido o cuerpo rígido, también 
llamados punto material y sistema material, respectivamente. 
La partícula es considerada un cuerpo con una determinada masa, pero a dimensional, es decir, sin 
dimensiones. El sólido rígido es, por el contrario, considerado un cuerpo con una masa determinada, 
en el que podemos definir dos puntos, la distancia entre los cuales se mantiene invariable sean 
cuales sean las fuerzas que actúen sobre él. 
Masa Peso 
Magnitud Escalar Magnitud Vectorial 
Su valor no cambia Su valor depende de g 
Unidad Kg Unidad N 
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Normalmente sobre un cuerpo 
actúa siempre más de una fuerza, 
estas forman el sistema de fuerzas. 
Cada una de ellas se llama 
componente, la fuerza que produce 
el mismo efecto que todas ellas es 
la resultante. 
 
 
 Sistema de fuerzas Colineales. 
Son las fuerzas que actúan sobre una misma línea de acción. 
 
La resultante es igual a la sumatoria de los 
componentes, tomamos como convención de 
signos, las fuerzas que van hacia la derecha 
(+) y las que van hacia la izquierda (-) 
F R = ∑F 
 
Fuerzas de igual sentido se suman 
Si queremos obtener la resultante de 
dos fuerzas que tienen la misma recta 
de acción y el mismo sentido, utilizando 
un método gráfico, simplemente en una misma recta llevamos los dos vectores que representan a las 
fuerzas, uno a continuación del otro. La resultante será el vector que va desde el origen de la primer 
fuerza hasta el extremo de la segunda fuerza. 
 
 
 
 
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Fuerzas de distinto sentido se restan 
Supongamos ahora que Andrés y Franco desean arrastrar la caja en sentidos opuestos, 
evidentemente el que ejerza mayor fuerza logrará su objetivo. Andrés ejerce una fuerza de 60 kg. 
hacia la derecha, y Franco una fuerza de 40 kg., la caja se deslizará hacia la dirección donde se 
ejerza mayor fuerza. 
 
 
 
 
Sistema de fuerzas paralelas 
Se denominan así a aquellas fuerzas cuyas rectas de acción son 
paralelas entre sí, pueden ser de igual o distinto sentido. 
Fuerzas paralelas de igual sentido 
La resultante de un sistema de fuerzasparalelas con igual sentido 
cumple con las siguientes condiciones: 
 Es paralela y del mismo sentido que las componentes. 
 Su intensidad es igual a la suma de las intensidades de las componentes. 
Método grafico: para obtener gráficamente la resultante de un sistema 
de fuerzas paralelas de igual sentido, se representa F1 a continuación y 
sobre la recta de acción de F2 ( F'1) y F2 a continuación y sobre la recta 
de acción de F1 (F'2). La resultante del sistema pasará por el punto 
intersección de las rectas que unen el extremo de F'1 con el punto 
aplicación de F'2 y viceversa. 
 
 
 
Fuerzas paralelas de sentido contrario: 
La resultante de un sistema de fuerzas con sentido contrario cumple con las siguientes condiciones: 
 Es paralela a ambas fuerzas y del mismo sentido que la mayor 
 Su intensidad es igual a la diferencia de las intensidades de las componentes. 
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 Su punto de aplicación es exterior al segmento que une los puntos de aplicación de ambas 
fuerzas, situado siempre al lado de la mayor y determina dos segmentos que cumplen con la 
relación de Stevin. 
Método Gráfico: para obtener gráficamente la resultante 
de un sistema de fuerzas paralelas de sentido contrario 
(F1 < F2), se representa F1 sobre el punto de aplicación 
de F2 ( F'1), con sentido contrario a F1 ,y F2 sobre el 
punto de aplicación de F1 (F'2) con igual sentido que F2. 
La resultante del sistema pasará por el punto 
intersección de las rectas que unen los puntos de 
aplicación de F'1 y F'2 y los extremos de ambas. 
 
Relación de Stevin. 
Esta relación permite: 
a) Conociendo las componentes y la distancia que las separa, calcular la resultante y cada uno de 
los brazos. 
b) Conociendo los brazos y el valor de la resultante, calcular el valor de las componentes. 
 
 
 
 
 
 
Sistemas de Fuerzas Concurrentes: 
Son fuerzas concurrentes aquellas cuyas rectas de acción 
pasan por un mismo punto. Dos fuerzas o más son 
concurrentes cuando sus direcciones o rectas de acción se 
cortan. 
 
 
 
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Resultante: es una fuerza que al estar aplicada al 
cuerpo, produce el mismo efecto que todo el 
sistema. Denominaremos equilibrarte a la fuerza 
necesaria para equilibrar un sistema. Un sistema 
está en equilibrio cuando se encuentra en reposo 
o con velocidad constante. 
La primer figura muestra las fuerzas que se aplican (S y T) y en la segunda imagen vemos su fuerza 
resultante. 
Regla del paralelogramo 
Dadas dos fuerzas concurrentes, su resultante es igual a la 
diagonal del paralelogramo que resulta de trazar las paralelas 
a cada fuerza, por el extremo de cada vector, tal como se 
muestra en la siguiente figura. 
Ejemplo: si las fuerzas dadas son F1 y F2 cuyas rectas de acción determinan el ángulo , se 
transportan las fuerzas con una escala establecida y con el ángulo  dado . Sobre las mismas se 
construye un paralelogramo. La diagonal OA es la resultante de las dos fuerzas dadas. 
 
Cuando se tiene un sistema con más de dos fuerzas concurrentes, lo que se hace es hallar la 
resultante para un par de fuerzas cuales quiera de dicho sistema y luego tomar esa resultante y 
componerla, o sea hallar la nueva resultante, con otra fuerza de dicho sistema, y así siguiendo hasta 
que no quede ninguna fuerza sin componer por este método. 
 
 
 
 
 
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Regla del polígono. 
Este método consiste en trasladar la fuerza F2 a 
continuación de F1. con la misma dirección y sentido, y así 
sucesivamente con el resto de las fuerzas. La resultante del 
sistema se obtiene trazando el vector que une el punto de 
aplicación de F1 con el extremo del vector correspondiente 
a la última fuerza trasladada. 
 
 Si queremos sumar gráficamente tres fuerzas (A, B, C) 
colocamos una de ellas y en el extremo de la primera se sitúa el 
origen de la segunda, en este extremo el origen de la tercera 
etc... 
La fuerza resultante R tiene el origen de la primera fuerza y el 
extremo de la fuerza última dibujada.