fis estática (teoría 1)
Post on 28-Jun-2015
2.621 Views
Preview:
TRANSCRIPT
PROP. Nº 5: ESTÁTICA
Estática: Parte de la mecánica, encargada de estudiar el
equilibrio de los cuerpos.
Cuerpo rígido: Es aquel cuerpo físico que (relativamente)
no se deforma bajo la acción de fuerzas externas.
Centro de masa: Es un punto donde debe aplicarse una
fuerza no equilibrada para que dicho cuerpo realice un
movimiento de traslación sin rotación; y puede estar o no
en el objeto mismo.
En campo gravitatorio uniforme (como en la Tierra) el CM
coincide con el centro de gravedad (Cg), por lo que se
asumen como el mismo punto, y se usa el nombre como
sinónimo.
Por ejemplo: Al empujar el bloque en la parte superior,
éste volcará hacia adelante. Pero si se le empuja en la
mitad haremos que se desplace. (Suponiendo que el
objeto es tiene una distribución uniforme de su masa)
CÁLCULO DEL CENTRO DE MASA a. Para masas colineales: Cuando las masas estén en
una sola dimensión o en una misma línea recta, el CM
tendrá una única coordenada que se calcula con:
...
...
21
2211
mm
mxmxX
MC ++
=
Por ejemplo: en el siguiente sistema, de tres objetos,
se usaría el valor de las tres masas y las tres
coordenadas de su ubicación en la Recta Real.
b. Para masas coplanares: Cuando las masas estén
ubicadas en un único plano, el CM se ubicará con un
par de coordenadas (x,y), que se obtienen con:
...
...
21
2211
mm
mxmxX
MC ++=
...
...
21
2211
mm
mymyY
MC ++=
Por ejemplo: en el siguiente sistema, de cuatro
objetos, se usaría el valor de cada una de las cuatro
masas y los valores de los puntos (x,y) en el Plano
Cartesiano en el que se ubica cada una.
TORQUE O MOMENTO DE TORSIÓN Es la magnitud vectorial que se obtiene al aplicar una
fuerza (perpendicular) a cierta distancia del eje de
rotación de un cuerpo (brazo), para hacerlo girar.
Al torque también suele llamársele momento de una
fuerza.
bF.=τ
Signos: el signo del torque se
coloca según la formación de los
ángulos. Por eso si la fuerza
produce un giro en sentido anti
horario el torque se considera positivo, mientras que al
contrario se caracteriza como negativo.
Los signos se colocan según como se observe el
movimiento (sistema de referencia).
Por ejemplo: al pedalear la bicicleta
se aplica una fuerza en el pedal,
que es transmitida a la cadena
mediante la biela (brazo metálico
que los une). En la imagen, por la
forma en que gira, el torque producido es positivo.
CLASIFICACIÓN DEL EQUILIBRIO
1. Según la aceleración:
a. Equilibrio Mecánico (Absoluto): Se considera un
cuerpo en equilibrio absoluto cuando está en
equilibrio de traslación y rotación a la vez.
τ : (letra griega tao, minúscula) Torque
F: fuerza aplicada
b: brazo. Distancia que hay entre el eje de
rotación y el punto de aplicación de la fuerza
b. Equilibrio de Traslación: Se logra cuando todas las
fuerzas que actúan sobre el cuerpo son
equilibradas. Es decir, su sumatoria es cero o su
aceleración es nula.
0=∑F
0. =∴ am
c. Equilibrio de rotación: obtenido cuando todos los
momentos de torsión que actúan sobre el objeto
son equilibrados. Es decir, su sumatoria es cero.
0=∑τ
2. Según la estabilidad:
Estabilidad del Equilibrio
La estabilidad depende de la capacidad del cuerpo
para mantenerse en su posición de equilibrio, al
actuar sobre él fuerzas externas (no equilibradas).
a. Equilibrio estable: es aquel en el que al aplicar
una fuerza externa al objeto, éste tenderá a
retornar a su posición inicial (de equilibrio).
b. Equilibrio inestable: se tiene cuando al aplicar una
fuerza externa al objeto, él se alejará de su
posición inicial hasta alcanzar un equilibrio
estable.
c. Equilibrio indiferente: ocurre si la aplicación de
fuerzas externas no alteran el estado de equilibrio
del objeto. (Siempre permanece en equilibrio
estable)
Base de sustentación: La estabilidad de un cuerpo apoyado depende
directamente de la amplitud de su base de
sustentación y es inversamente proporcional a la
altura de la ubicación del centro de masa,
respecto a esa base.
Por ejemplo: mientras un vehículo viaja en una
carretera, al encontrarse con una inclinación
lateral de la vía será más vulnerable para volcar o
perder el equilibrio un automóvil alto que uno
bajo, e incluso más propenso a voltearse si es
angosto (su base de sustentación es pequeña) que
si es ancho.
Para cuerpos
suspendidos
Para cuerpos
apoyados
Estable: cm por debajo del punto
de suspensión
Inestable: cm encima del punto de
suspensión
Indiferente: cm en el punto de
suspensión
Estable: cm alineado con la base
de sustentación
Inestable: cm desalineado de la
base de sustentación
Indiferente: cm coordinado con la
base de sustentación
top related