Fisica

ESTÁTICA

Objetivo: El alumno reconocerá las condiciones que permiten el equilibrio de los cuerpos así como la utilización de los diagramas de cuerpo libre para representar las fuerzas que permiten el equilibrio de un sistema de fuerzas.

Comprenderá la utilidad de las máquinas simples, el concepto de ventaja mecánica en máquinas ideales y reales, y aplicarlo en la solución de problemas.Reconocerá que las máquinas complejas son un conjunto de máquinas simples articuladas.

1.1. Concepto y definición de estática

La estática es una rama de la mecánica que estudia el equilibrio estático de los cuerpos, esto es, aquellos que están en reposo y permanecen en él.




La estática comenzó a desarrollarse muy temprano en la historia, debido a que los principios involucradospodían Fórmularse en forma simple a partir de las mediciones de la geometría y la fuerza. Por ejemplo, los escritos de Arquímedes (287-212 a.c) Tratan del principio de la palanca. El estudio de la polea, el plano inclinado y el torno.

1.1.1. Importancia de la estática

Te preguntarás por qué es importante la estática, que pasaría si se construyera un puente sin calcular el peso de éste y el delos objetos o personas que llegaran a pasar este se caería o pudiera tener exceso de material de ahí la importancia de la estática ya que los principios y condiciones de equilibrio estático tienen una aplicación eminentemente practica. Figura 1.
Por otro lado, las fuerzas pueden aplicarse, transmitirse o multiplicarse mediante el empleo de máquinas simples. Las más sencillas de ellas son laspalancas. Los principios de funcionamiento de dichas máquinas están basados en las condiciones de equilibrio de los cuerpos.









Fig.1. La estática tiene un papel importante en la física, porque gracias a ésta rama se pueden construir grandes puentes.

1.2. Condiciones de equilibrio

Un cuerpo considerado como una partícula esta en equilibrio, si se encuentra en reposo omovimiento rectilíneo uniforme. El primer caso se conoce como equilibrio estático figura 2 (a) y el segundo como equilibrio dinámico figura 2 (b).

Una partícula esta en equilibrio cuando la suma vectorial de todas las fuerzas que actúa sobre ella es cero. Una partícula en equilibrio no tiene aceleración, ya que de acuerdo con la segunda ley de newton (F=ma) si F es cero entonces la aceleracióntambién es cero.








a) b)

Figura 2 ejemplos de equilibrio a) en reposo. b) en movimiento

La condición de equilibrio para una partícula se expresa mediante la siguiente ecuación:

F1 + F2 + F3 + ….+ Fn = 0

Empleando el símbolo de sumatoria nos queda

F = 0

Expresando la ecuación en función de sus componentes rectangulares en un plano, se tiene.

Fx = 0 yFy = 0

1. 2.1. Equilibrio de una partícula

El campo de la estática abarca el estudio de varios tipos de sistemas de fuerzas en equilibrio, las cuales se ponen en manifiesto en diversos fenómenos o sistemas. Tales fuerzas pueden diferir en intensidad, en sentido, dirección y generalmente en el punto en el cual son aplicadas.

Habrá casos en que los puntos de aplicación de la fuerzas queactúan sobre un cuerpo coincidan en uno solo; se dice entonces que dicho cuerpo esta sometido a la acción de fuerzas concurrentes.












Figura 3 Representación del semáforo por una partícula.

Para simplificar el análisis de los problemas, cuando un cuerpo este bajo la acción de fuerzas concurrentes, se podrán despreciar sus dimensiones y considerar como partícula en la figuraanterior 3 a, el cuerpo (que en este caso es el semáforo) es sustituido para su estudio por una partícula la cual se representa por el punto “0” en el diagrama vectorial de las fuerzas que actúan sobre el. Figura 3 b)
1.2.2. Fuerza equilibrante

Cuando un cuerpo o partícula esta sometido a la acción de varias fuerzas y se quiere conocer la fuerza que hay que aplicar para dicho cuerpo o...