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EstáticaEstática es la parte de la Mecánica que estudia las fuerzas que actúan sobre los cuerpos en equilibrio. Definición estatica de fuerzaFuerza es toda acción capaz de deformar un cuerpo que se encuentra fijo. Tipos de fuerzaSegún su forma de actuación, las fuerzas pueden ser: de contacto y de acción a distancia. Fuerzas de contacto.- Son aquellas que tienen lugar entre cuerpos que se tocan:
Fuerzas de acción a distancia.- Son aquellas que tienen lugar entre dos cuerpos, sin necesidad de que haya contacto entre ellos:
Representación de las fuerzasPara definir una fuerza es preciso enunciar cuatro caracteristicas:
La figura 1 representa un cuerpo suspendido de una cuerda. La cuerda ejerce sobre el cuerpo un fuerza cuyas caracteristicas son: -Punto de aplicación: Es el punto donde la cuerda actua sobre el cuerpo,
A. Como consecuencia de lo expuesto, se puede afirmar que una fuerza es una magnitud vectorial, lo que supone que toda fuerza se puede representar mediante un vector. Asi la fuerza ejercida por la cuerda sobre el cuerpo, se puede representar esquematicamente por un vector (figura 2).
Unidades de fuerzaCuando una fuerza -F- actúa sobre un cuerpo que puede moverse libremente, éste adquiere una aceleración -a- que depende de su masa. Si modificamos la fuerza, la aceleración también varía, pero de manera que, en cualquier caso, ambas magnitudes permanecen directamente proporcionales, esto es, el cociente -F/a- se mantiene constante: El valor de la constante de proporcionalidad -K- es la masa -m- del cuerpo, por lo que podemos expresar: Esta igualdad, que constituye la segunda ley de Newton -tambien denominada Principio de acción de las fuerzas-, la podemos enunciar del siguiente modo: Cuando sobre un cuerpo que puede moverse libremente actúa una fuerza, el cuerpo adquiere una aceleración (a) de la misma dirección e igual sentido que ella, cuyo valor es directamente proporcional al de la fuerza. Despejando F de la formula anterior, obtenemos: F = m · a Espresión que se conoce como -Principio fundamental de la Dinámica-. Sistema giorgi.- La unidad de fuerza en el sistema giorgi se denomina Newton (N). Newton es al fuerza que aplicada a una masa de un kilogramo, le comunica una aceleración de un metro por segundo al cuadrado. N = Kg · m / s2
Si se sustituye la aceleración general - a - por la
aceleración de la gravedad Para una masa de 1Kg se obtiene una fuerza por peso de
Una masa de 1Kg produce sobre la tierra una fuerza de 9,81 N. Sistema cegesimal.- La unidad de fuerza en el sistema cegesimal se denomina -dina- (dyn). Dina es la fuerza que aplicada a una masa de un gramo, le comunica una aceleración de un centrimetro por segundo al cuadrado. dyn = g · cm / s2 Sistema técnico.- La fuerza es una de las unidades fundamentales del sistema técnico por lo que no se obtiene a partir de otras, si no que se establece como unidad patrón. El kilogramo fuerza, es la fuerza con la que la Tierra atrae en Paris al kilogramo-masa. 1 Kg = 1 Kgf Equivalencia entre las unidades 1. Equivalencia entre newton y dina.
2. Equivalencia entre kilogramo-fuerza y newton. La tierra ejerce sobre el kilogramo-masa una fuerza de atracción de 1kgf
y le imprime una Cuando una fuerza de 1 N actúa sobre un kilogramo-masa, le imprime una aceleración de 1 m / s2. Teniendo en cuenta la proporcionalidad existente entre fuerza y aceleración, podemos expresar:
3. Equivalencia entre kilogramo-fuerza y dina. Considerando las dos relaciones anteriores, resulta:
Cuadro resumen de unidades de fuerza
Ejercicios
Sistema de fuerzasEs un conjunto formado por varias fuerzas que actuan simultaneamente sobre un cuerpo. Composición de fuerzasComponer un sistema de fuerzas consiste en hallar una fuerza única que produzca el mismo efecto que todas ellas. A esta fuerza unica se la denomina resultante del sistema. Para componer un sistema de fuerzas concurrentes, se suman todas ellas como si de vectores de tratara, y la fuerza resultante se aplica en en punto de concurrencia. En la figura la fuerza R es la resultante de componer F1, F2, F3. Descomposición de fuerzasSi deseamos descomponer una fuerza dada, en una suma de otras dos concurrentes, se han de considerar dos casos: Descomponer la fuerza en dos de direcciones conocidas. Sea F la fuerza que deseamos descomponer en otras dos de direcciones r1 y r2. Para ello trazamos paralelas a ambas direcciones por el extremo de F, con lo que se forma el paralelogramo ABCD, cuyos lados AB y AD son las fuerzas F1 y F2 buscadas. Descomponer la fuerza en suma de otras dos conocida una de ellas. Sea F la fuerza que deseamos descomponer en otras dos, una de las cuales es F1 . Por el extremo de F trazamos una recta paralela a F1, tomando sobre ella el segmento CD, cuya longitud es igual al módulo de F1 . El segmento AD asi determinado corresponde a la fuerza F2, deseada.
Ejercicios
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