Ciencias
En el presente documento analizaremos los diferentes conceptos de mecánica en su manera de estática que serán de utilidad de manera operacional para nuestra empresa.
Este tipo de métodos son utilizados por lo regular en ingenieros para analizar las fuerzas que interactúan en un cuerpo libre.
El estudio del equilibrio de los cuerpos bajo la acción de un sistema de fuerzas esel objeto de la estática, que es una parte de la física de decisiva importancia en aspectos tales como la determinación de la estabilidad de una construcción metálica, el diseño de un puente colgante o el cálculo de cualquier estructura de una obra civil.
El manejo de los sistemas de fuerzas, incluyendo las del peso y las de reacción, y el cálculo de la magnitud momento constituyen elementosesenciales de esta ciencia del equilibrio mecánico.
CONCEPTOS DE MECANICA CLASICA
PARA IDENTIFICAR UN DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE.
Un diagrama de cuerpo libre (DCL) es un diagrama vectorial que describe todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo u objeto en particular. Consiste en colocar la partícula en el origen de un plano de coordenadas, y representar a las fuerzas que actúan sobre ella pormedio de los vectores correspondientes, todos concurrentes en el origen.
La mayor aplicación de los DCL es visualizar mejor el sistema de fuerzas que actúan sobre un cuerpo; además, se identifican mejor las fuerzas pares, como la de acción - reacción y las componentes de las fuerzas. Si en un sistema existen dos o más cuerpos de interés, éstos se deben separar y cada uno tiene un DCL propio con susrespectivas fuerzas actuando.
Ejemplo. Construya el DCL para el siguiente sistema:
La partícula de interés para éste caso es el bloque de masa m, pero para el caso, las fuerzas concurren en un mismo punto, el nodo que une las tres cuerdas de la figura. Entonces, el origen de coordenadas se situará en ése punto. Las fuerzas que actúan son: la tensión de la cuerda A (Ta), la tensión de lacuerda B (Tb) y el peso w del bloque de masa m.
En algunos casos, es conveniente girar el eje de coordenadas. Esto normalmente se hace cuando la partícula tiene un movimiento sobre una superficie inclinada, y se facilita el cálculo de las componentes si los ejes tienen la misma dirección de la superficie.
Para resolver problemas de equilibrio de los cuerpos:
* 1. Diagrama de cuerpo libre Pararesolver problemas de equilibrio de los cuerpos es importante aislarlos unos de otros, ello permite hacer un análisis de las fuerzas conocidas que actúan sobre un cuerpo, así como las que se desconocen y se desea calcular.
* 2. Cuando se aísla un cuerpo sobre él aparecen únicamente las fuerzas externas que soporta, las cuales son ocasionadas por tener contacto con otros cuerpos o poratracción gravitacional. Este procedimiento gráfico para aislar un cuerpo recibe el nombre de Diagrama de cuerpo libre. Los pasos a seguir para hacer un diagrama de cuerpo libre son:
* 3. a) Hacer un dibujo que represente claramente el problema que se desea resolver (sólo si no se proporciona la figura; si aparece, siga con el paso b). b) Construya un diagrama de cuerpo libre sustituyendo por medio defuerzas todo aquel efecto que recibe el cuerpo, provocado por su contacto con otros cuerpos o por la fuerza gravitacional y que originen que se encuentren en equilibrio. Indique la magnitud, dirección y sentido de las fuerzas conocidas. Use símbolos Para señalar las cantidades que se desconocen.
* 4. c) Haga un sistema de referencia utilizando ejes rectangulares y coloque al cuerpo enequilibrio en el origen del sistema de coordenadas. d) Aplique las condiciones de equilibrio que necesite para encontrar las respuestas a las incógnitas buscadas. Dichas ecuaciones son: ΣFx=0, ΣFy=0, ΣM=0.
* 5. FUERZAS EXTERNAS E INTERNAS. Fuerzas externas: representan la acción que ejercen otros cuerpos sobre el cuerpo rígidos, son las responsables del comportamiento externo del cuerpo rígido,...
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