ELEMENTOS DE ESTÁTICA

Clase 1: Introducción

INTRODUCCIÓNSec. 1.1, 1.2, 1.3, 1.4Que es la mecánica ? Es la ciencia que describe y predice las condiciones de reposo o movimiento de los cuerpos bajo la acción fuerzas.La mecánica se divide en tres partes:-Mecánica de cuerpos rígidos-Mecánica de cuerpos deformables-Mecánica de fluidos

La mecánica de cuerpos rígidos se divide en:-Estática: estudia los cuerpos en reposo-Dinámica: estudia los cuerpos en movimiento.

La mecánica es la base de las mayoría de las ciencias de la ingeniería y es un requisito indispensable para estudiarlas, es una ciencia aplicada y su propósito es explicar y predecir los fenómenos físicos y poner las bases para aplicarlas en ingeniería

Conceptos y principios fundamentales

Cantidades básicas:•Longitud: es necesaria para localizar la posición de un punto en el espacio y así describir el tamaño de un sistema físico.•Tiempo: la definición de un evento requiere especificaciones de tiempo y posición en la cual ocurre.•Masa: usada para caracterizar y comparar cuerpos; responde a la atracción gravitatoria de la tierra y proporciona una medida cuantitativa de la resistencia de la materia a cambios de velocidad.•Fuerza: usada para caracterizar y comparar cuerpos; responde a la atracción gravitatoria de la tierra y proporciona una medida cuantitativa de la resistencia de la materia a cambios de velocidad.

Idealizaciones: se utilizan en mecánica para simplificar la aplicación de la teoría.•Partícula: una partícula tiene masa, pero un tamaño que puede ser insignificante.•Cuerpo rígido: puede ser considerado como una combinación de un gran número de partículas en las que todas las partículas permanecen a una distancia fija unas de otras y después de aplicar una carga.•Fuerza concentrada: representa el efecto de una carga que se supone está actuando en un punto sobre un cuerpo.

Ley del paralelogramo para la adición de fuerzasEstablece que dos fuerzas que actúan sobre una partícula pueden ser sustituidas por una sola fuerza llamada resultante, que se obtiene al trazar la diagonal del paralelogramo que tiene los lados iguales a las fuerzas dadas.

Principio de transmisibilidad:Las condiciones de equilibrio o de movimiento de un cuerpo rígido permanecerán inalteradas si una fuerza que actúa en un punto del cuerpo rígido se sustituye por una fuerza de la misma magnitud y la misma dirección, pero que actúe en un punto diferente, siempre que las dos fuerzas tengan la misma línea de acción.

• 2da. Ley de Newton: Una partícula tendrá una aceleración proporcional a una fuerza aplicada.

• 3ra. Ley de Newton: Las fuerzas de acción y reacción entre dos partículas tienen la misma magnitud y una línea de acción en sentido contrario.

• Ley Gravitacional de Newton: Dos partículas se atraen entre si con fuerzas iguales y opuestas.

22,

RGMgmgW

rMmGF

Unidades de Medición• Sistema Internacional de Unidades (SI):: Las

unidades básicas son longitud, tiempo y masa que se definen como el metro (m), segundo (s), y kilogramo(kg). La Fuerza es una unidad derivada,

2sm1kg1N1

maF

• Sistema Ingles (U.S.): Las unidades básicas son longitud, tiempo y fuerza que se definen como el pie (ft), segundo (s), y libra (lb). La Masa es una unidad derivada,

sft1lb1slug1

aFm

Tabla 1.3 pg 8PREFIJO SIMBOLO SI X 10n

Giga G X 109

Mega M X 106

Kilo k X 103

mili m X 10-3

micro µ X 10-6

nano n X 10-9

1 lb = 4.4482 N 1 m = 3.2808 ft

1 slug = 14.5938 kg 1 ft = 12 in

1 ft = 0.3048 m 1 mi = 5280 ft

1 N = 0.2248 lb 1 kip = 1000 lb

1 kg = 0.0685 slug 1 ton = 2000 lb

Factores de Conversión

Ejercicio 1.2 Pag 15 La madera tiene una densidad de 4.70 slug/pie3. Cual es su densidad expresada en SI?

Ejercicio 1.9 Pag 15El pascal (Pa) es una unidad de presión muy pequeña. Para mostrar esto, convierta 1 Pa = 1 N/m2 a lb/pie2 .La presión atmosférica al nivel del mar es de 14.7 lb/pulg2. A cuantos pascales corresponde esto?

Ejercicio 1.10 Pag 15 Cuál es el peso en newtons de un objeto que tiene una masa de: a) 10 kg, b) 0.5 g, c) 4.5 Mg?

Ejercicio 1.14 Pag 15Si un objeto tiene una masa de 40 slugs, determine su masa en kilogramos.

Ejercicio 1.17 Pag 15Determine la masa de un objeto que tiene un peso de a) 20 mN, b) 150 kN, c) 60 MN.