fuerza y rozamiento



Unidad 2 Fuerza y rozamiento
Una fuerza es capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo. A nuestro alrededor las fuerzas pueden actuar de tal manera que causen el movimiento o lo impidan. Los grandes puentes y edificios deben diseñarse de tal manera que el esfuerzo global de todas las fuerzas evite el movimiento, es decir, las fuerzas resultantes que actúan encualquier punto de la estructura deben estar equilibradas o balanceadas.

La rama o parte de la Física que estudia el movimiento de los cuerpos y la causa que lo produce es la Mecánica. Ésta se clasifica para su estudio en: Estática, Cinemática y Dinámica.

Es la Estática la que se encarga de estudiar el equilibrio de los cuerpos y su importancia es tal que los arquitectos e ingenieros laestudian como parte de su formación.

En esta unidad analizaremos dos principios del equilibrio el traslacional y rotacional de los cuerpos rígidos por lo que hablaremos fuerzas concurrentes y fuerzas paralelas de momento de una fuerza, brazo de palanca, centro de masa y centro de gravedad.

Definición de equilibrio.


EQUILIBRIO
Condición que se presenta cuando un objeto no cambia su estadode reposo ó movimiento.


Un objeto está en reposo cuando no presenta movimiento.

El movimiento se define como el cambio de posición que experimenta un cuerpo con respecto de otro. Ejemplos de movimientos son los dos principales que presenta la Tierra:

El de rotación sobre su eje, que da lugar al día y a la noche.
El de traslación alrededor del Sol, que da lugar a las estaciones delaño.
Existen dos tipos de equilibrio que son:


Estático

Traslacional

Dinámico

Equilibrio


Rotacional




Por lo general las fuerzas que participan tienen un punto en común y se anulan entre sí, es decir, la resultante del sistema de fuerzas es igual a cero.

El equilibrio traslacional de un cuerpo puede ser estático o dinámico.

Un objetopresenta equilibrio estático si se encuentra en reposo, es decir, sin movimiento bajo la acción de fuerzas ( Ver fig. 1).

Un objeto presenta equilibrio dinámico si se encuentra en movimiento uniforme, es decir, a velocidad constante bajo la acción de fuerzas ( Ver fig. 2).




fig. 1 Equilibrio estático fig. 2 Equilibrio dinámico



Equilibrio de sólidosrigidos con fuerzas concurrentes

Para el estudio de los cuerpos en equilibrio, es importante recordar que las fuerzas coplanares son aquellas que se encuentran en un mismo plano, las cuales son analizadas bajo un marco de referencia de dos dimensiones, “ X; Y “.
Un sistema de fuerzas coplanares no paralelas, es aquel que se presenta cuando concurren en un punto en común, además, las siguientesleyes de Newton son fundamentales para el estudio de la estática.


Primera ley de Newton
Todo cuerpo permanece en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme, a menos que sea obligado a cambiar ese estado por una fuerza no equilibrada aplicada sobre él.


Tercera ley de Newton
A toda acción corresponde una reacción de igual magnitud pero de sentido contrario, la acción mutua entredos cuerpos en contacto siempre es igual y dirigida a puntos contrarios.

Se debe de tener en cuenta que los elementos analizados dentro de esta unidad se encuentran sujetos a dos esfuerzos principales: Tensión y Compresión, por lo cual se debe tener mucho cuidado al analizar los diagramas de equilibrio para entender el efecto causado sobre cada elemento en su momento.

Tensión es el efecto dedos fuerzas iguales y opuestas que se apartan entre sí; esta fuerza puede actuar en cualquier punto del elemento, ya que causa el mismo efecto en cualquier parte del elemento, siempre y cuando su aceleración sea nula o constante.

Compresión es el efecto de dos fuerzas iguales y opuestas que se acercan entre sí; esta fuerza se puede presentar en cualquier punto del elemento, en forma semejante...