ESTÁTICA
La Estática es la parte de la mecánica que estudia el equilibrio de fuerzas, sobre un cuerpo en reposo.


I) EQUILIBRIO.
Un cuerpo cualquiera se encuentra en equilibrio cuando carece de todo tipo de aceleración (a = 0).
Momento de una fuerza
MOMENTO DE UNA FUERZA
El momento de una fuerza es el producto de dicha fuerza por la distancia perpendicular a un determinado eje de giro. Cuando se aplica una fuerza a una puerta pesada para abrirla, la fuerza se ejerce perpendicularmente a la puerta y a la máxima distancia de las bisagras. Así se logra un momento máximo. Si se empujara la puerta con la misma fuerza en un punto situado a medio camino entre el tirador y las bisagras, la magnitud del momento sería la mitad. Si la fuerza se aplicara de forma paralela a la puerta (es decir, de canto), el momento sería nulo.
Sea el vector distancia, un vector perpendicular a una fuerza, de magnitud igual a la distancia entre un punto A y la recta de acción de la fuerza, se define como vector momento de la fuerza con respecto al punto A:


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Sentido antihorario del momento de una fuerza
Sentido antihorario del momento de una fuerza
Sentido horario del momento de una fuerza
Sentido horario del momento de una fuerza


-F +F


Momento
Momento

Momento
Momento

El módulo se calcula como:
M = F d sen θ
F = Módulo del vector fuerza
d = Módulo del vector distancia
θ = Angulo entre los dos vectores trasladados al origen

1ª Condición de Equilibrio

"Un cuerpo se encontrará en equilibrio cuando la fuerza resultante que actúa sobre él sea igual a cero; para eso, las fuerzas componentes deben ser necesariamente coplanares y concurrentes".

Condición algebraica.
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Condición gráfica.
Si la resultante de un sistema de vectores es nula.

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LEYES DE NEWTON.
1ª LeY de Newton (Ley de la Inercia)

Al estructurar los principios de la Mecánica, Newton se basó en los estudios realizados por los físicos que lo precedieron, entre ellos Galileo. Así la primera ley de Newton no es más que una síntesis de las ideas de Galileo referentes a la inercia, y por eso mismo, también se le denomina ley de la inercia:
"Un cuerpo de masa constante permanece en estado de reposo o movimiento con una velocidad constante en línea recta, a menos que sobre ella actue una fuerza"

3ª Ley de Newton

En sus estudios de Dinámica, Newton se dio cuenta de que las fuerzas siempre aparecen como resultado de la interacción de dos cuerpos. En otras palabras, la acción de una fuerza sobre un cuerpo no se puede manifestar sin que haya otro cuerpo que lo provoque. Además Newton pudo comprobar que en la interacción de dos cuerpos, als fuerzas siempre aparecen en pares: para cada acción de un cuerpo sobre otro siempre existirá una reacción igual y contraria de éste sobre el primero. tales observaciones de Newton se pueden sintetizar en el enunciado de su tercera ley, que también se conoce como ley de la acción y la reacción:
"Si un cuerpo le aplica una fuerza a otro (Acción); entonces el otro le aplica una fuerza igual y en sentido contrario al primero (Reacción)".

Para que un cuerpo se halle en equilibrio se necesita que la suma vectorial de todas las fuerzas que sobre él actúan, sea nula, debiendo también ser nula la suma del momento de la fuerza, que es una

EQUILIBRIO ESTATICO

El equilibrio de un sólido sometido a la acción de un sistema de fuerzas coplanarias no paralelas se puede decir a la estudio de dos sistemas de fuerzas paralelas , sin más que tener en cuenta las componentes horizontales y verticales . Se pueden aplicar ,el método del paralelogramo , a las componentes horizontales y verticales por separado . Las dos condiciones de equilibrio se expresarán en la forma :

1)Fuerzas La resultante o suma vectorial de todas las fuerzas aplicadas al cuerpo debe ser cero . Equivale a decir que la suma algebraica de las fuerzas o de sus componentes aplicadas a un cuerpo en una dirección cualquiera debe ser cero :
a) La suma algebraica de las componentes horizontales es cero; esto es , Fx = 0.
b) La suma algebraica de las componentes verticales es cero ; esto es , Fy = 0.

Descomponiendo cada una de las fuerzas en sus proyecciones horizontal y vertical se tendrán dos sistemas de fuerzas paralelas mutuamente perpendiculares Así , pues , Fx = 0 y Fy = 0 .

2) Momentos L a suma algebraica de los momentos de todas las fuerzas , con respecto a un eje cualquiera perpendicular al plano de las mismas debe ser cero ( es decir Un cuerpo esta en equilibrio respecto a la traslación cuando esta en reposo o cuando se halla animado de un movimiento rectilinio y uniforme. Un cuerpo sobre el que actúa un sistema de fuerza esta en equilibrio cuando dicho sistema - fuerzas aplicadas simultáneamente - no produce cambio alguno ni en su movimiento de traslación (rectilineo) ni en el de rotación .

Las fuerzas actuan en varias direcciones , suelen ser conveniente resolverlas en componentes paralelos a un par de ejes perpendiculares que simplificarán los cálculos. por ejemplo, para las fuerzas en un solo plano , la técnica más útil es resolverlas en componentes horizontales y verticales.

La estática es muy utilizada en arquitectura para la construcción de edificios, puentes, etcétera, y en ingeniería mecánica.

Exposicion

PALANCAS


Es una máquina simple formada por una barra rígida que puede girar alrededor de un punto de apoyo. Hay varios tipos de palancas, pero en todas ellas hay un punto donde se coloca el cuerpo que se quiere mover, llamaremos a ese cuerpo carga o resistencia, y otro punto donde se aplicará la fuerza para mover a la carga, a esa fuerza la llamaremos potencia.
A las distancias entre el punto de apoyo y los puntos de aplicación de carga y potencia se les llama brazo. En el esquema siguiente, el balde que se intenta levantar es la carga, la fuerza ejercida por la persona es la potencia. A las distancias entre el punto de apoyo y la carga se les llama brazo de carga, y entre el punto de apoyo y donde aplicamos la fuerza las llamaremos brazos de potencia.
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La finalidad de una palanca es conseguir mover una carga grande a partir de una fuerza o potencia muy pequeña.
El momento de una fuerza se obtiene multiplicando la longitud del brazo por el valor de la fuerza.
Ley de equilibrio de los momentos: Una palanca estará en equilibrio cuando el momento ejercido por la potencia sea igual al momento ejercido por la resistencia
Ley de los momentos: Una palanca estará en equilibrio cuando el momento ejercido por la potencia sea igual al momento ejercido por la resistencia. Si los momentos no son iguales, el sistema gira, imponiendo el sistema de giro la fuerza que produce un momento mayor. Matemáticamente la ley de equilibrios se puede expresar como:
P x a = R x b
Donde P es la potencia, a la longitud de su brazo de palanca, R la resistencia y b la longitud de su brazo de palanca. Cuanto mayor sea a mayor será el peso que podamos mover.


Palanca de primer grado
Palanca de Primer Grado
Palanca de Primer Grado


Es importante tener en cuenta que el punto de apoyo no necesariamente tiene entre la potencia y la resistencia. Puede estar también en uno de los extremos como en los demás grados de palanca.

Palanca 2
Las palancas de segundo género son utilizadas para desplazar objetos pesados con un mínimo de fuerza muscular. De seguro, habrás hecho uso de ellas posiblemente sin saber que estabas manipulando una palanca. En este caso, la clave no está en levantar un objeto, como en el caso de las palancas de primer género, sino en desplazarlo de un lugar a otro. Posiblemente, si no hiciéramos uso del principio de la palanca y solo dependiéramos de nuestra fuerza nos resultaría muy difícil o imposible mover el objeto. Recordemos que las palancas pueden ser de primer, segundo o tercer género.

¿Cómo son las palancas de segundo género?
En este tipo de palancas, la Resistencia se encuentra entre el Punto de Apoyo y la Fuerza.

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PALANCAS DE TERCER GENERO La fuerza esta entre el punto de apoyo y la resistencia. Ejemplos pinza de depilar, martillo y caña de pescar.


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Ingresa y practicaPalancas


MOMENTO DE FUERZA O TORQUE (t):

El torque es una magnitud física que relaciona la fuerza aplicada a un objeto que puede rotar alrededor de un punto. Se usan de manera convencional con los signos horario y antihorario.
Al aplicar una fuerza perpendicular a un cuerpo a cierta distancia del eje, este gira con un momento de fuerza o torque. t = F perpendicular x
ECUACIONES

Si las fuerzas que actúan sobre un cuerpo son F1, F2, …Fn, el cuerpo se encuentra en equilibrio de traslación si : Fr = F1 + F2 + …..Fn = 0
Si se utiliza un sistema de coordenadas cartesianas en cuyo origen colocamos el cuerpo y sobre los ejes proyectamos las fuerzas que actúan sobre el cuerpo, tendremos: Fx = 0 y Fy = 0

SEGUNDA CONDICION DE EQUILIBRIO: (Equilibrio de rotación)
Para que un cuerpo permanezca en equilibrio de rotación, la suma de los torques debe ser igual a cero.
St = t1 + t2 + t + ... = 0


Polea fija

En las poleas fijas, las tensiones (fuerzas) a ambos lados de la cuerda son iguales (T1 = T2) por lo tanto no reduce la fuerza necesaria para levantar un cuerpo. Sin embargo permite cambiar el ángulo en el que se aplique esa fuerza y transmitirla hacia el otro lado de la cuerda.

Polea Fija
Polea Fija

En ambos casos T1 = T2

Plano inclinado

El plano inclinado es una máquina simple que permite subir objetos realizando menos fuerza. Para calcular la tensión de la cuerda que equilibra el plano, descomponemos las fuerzas y hacemos la sumatoria sobre cada eje. Es recomendable girar el sistema de ejes de tal forma que uno de ellos quede paralelo al plano. Con esto se simplifican las cuentas ya que la sumatoria de fuerzas en X tiene el mismo ángulo que la tensión que lo equilibra.
Plano Inclinado
Plano Inclinado

Para resolverlo dibujamos los ejes y las fuerzas aplicadas sobre el cuerpo. Tenemos el peso, la normal y la tensión de la cuerda. En este caso no consideramos el rozamiento.

Plano Inclinado
Plano Inclinado

Descomponemos el peso en X e Y

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Plano Inclinado
Plano Inclinado

Sobre el eje Y sabemos que no hay desplazamiento, por lo tanto:
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Sobre el eje X, si queremos equilibrar el sistema:
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La fuerza equilibra al plano es:
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