Fundamento de la estatica y centro de gravedad

9

description

Resumen de Capitulo I y II de Mecanica aplicada. Fundamentosde la Estatica, y Centro de Gravedad. Elaborado por: América Valero IUP "Santiago Mariño" SAIA San Felipe

Transcript of Fundamento de la estatica y centro de gravedad

Page 1: Fundamento de la estatica y centro de gravedad
Page 2: Fundamento de la estatica y centro de gravedad

La estática proporciona, mediante el empleo de la mecánica del sólido rígido, solución a los problemas denominados isostáticos. En estos problemas, es suficiente plantear las condiciones básicas de equilibrio, que son:El resultado de la suma de fuerzas es nulo.El resultado de la suma de momentos respecto a un punto es nulo.Estas dos condiciones, mediante el álgebra vectorial, se convierten en un sistema de ecuaciones; la resolución de este sistema de ecuaciones es la solución de la condición de equilibrio.Existen métodos de resolución de este tipo de problemas estáticos mediante gráficos, heredados de los tiempos en que la complejidad de la resolución de sistemas de ecuaciones se evitaba mediante la geometría, si bien actualmente se tiende al cálculo por ordenador.

Page 3: Fundamento de la estatica y centro de gravedad

La estática abarca el estudio del equilibrio tanto del conjunto como de sus partes constituyentes, incluyendo las porciones elementales de material.Uno de los principales objetivos de la estática es la obtención de esfuerzos cortantes, fuerza normal, de torsión y momento flector a lo largo de una pieza, que puede ser desde una viga de un puente o los pilares de un rascacielos.Su importancia reside en que una vez trazados los diagramas y obtenidas sus ecuaciones, se puede decidir el material con el que se construirá, las dimensiones que deberá tener, límites para un uso seguro, etc., mediante un análisis de materiales. Por tanto, resulta de aplicación en ingeniería estructural, ingeniería mecánica, construcción, siempre que se quiera construir una estructura fija. Para el análisis de una estructura en movimiento es necesario considerar la aceleración de las partes y las fuerzas resultantes.El estudio de la Estática suele ser el primero dentro del área de la ingeniería mecánica, debido a que los procedimientos que se realizan suelen usarse a lo largo de los demás cursos de ingeniería mecánica.

Page 4: Fundamento de la estatica y centro de gravedad

Generalmente sobre un cuerpo actúan 2 o mas fuerzas , obteniendo así un sistema de fuerzas dichas fuerzas pueden ser sustituidas por una llamada resultante .La fuerza que forma el sistema se conoce como componente.

Colineales : son las que actúan en una misma dirección concurrentes o angulares cuando las líneas de acción convergen en un solo punto formando ángulos.Paralelas : son aquellas cuyas direcciones son paralelas.Sistema Colineales : las resultantes en estos sistemas se obtienen sumando algebraicamente los componentes.

- Fuerzas Concurrentes: cuando las rectas de acción de los vectores que forman un sistema pasan por un punto, las fuerzas son concurrentes.Primer Caso: cuando tiene el mismo sentido

- Fuerzas Paralelas: la forma de obtener la resultante en un sistema de fuerzas paralelas. se explica a continuación siendo esta también paralelaSegundo caso: cuando las fuerzas paralelas son de sentido contrario y diferentes magnitud.Se suman algebraicamente las fuerzas

Page 5: Fundamento de la estatica y centro de gravedad

Se denomina momento de una fuerza respecto de un punto, al producto vectorial del vector posición r de la fuerza por el vector fuerza F.

El valor de una fuerza en el momento que la aplicas a un objeto la calculamos según sean las circunstancias y el resultado lo damos en newton/metro.

La analogía de la llave y el tornillo, nos ayuda a entender el significado físico de la magnitud momento, y a determinar correctamente el módulo, la dirección y el sentido del momento de una fuerza: El módulo es el producto de la fuerza por su brazo (la distancia desde el punto O a la recta de dirección de la fuerza). M=Fd La dirección perpendicular al plano que contiene la fuerza y el punto, la que marca el eje del tornillo. El sentido viene determinado por el avance del tornillo cuando hacemos girar a la llave.

Page 6: Fundamento de la estatica y centro de gravedad

Las leyes de Newton, también conocidas como leyes del movimiento de Newton,1 son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la mecánica, en particular, aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. Revolucionaron los conceptos básicos de la física y el movimiento de los cuerpos en el universo.

La base teórica que permitió a Newton establecer sus leyes está también precisada en sus Philosophiae naturalis principia mathematica.El primer concepto que maneja es el de masa, que identifica con «cantidad de materia». La importancia de esta precisión está en que permite prescindir de toda cualidad que no sea física-matemática a la hora de tratar la dinámica de los cuerpos. En segundo lugar Newton tres tipos de cantidades de fuerza: una absoluta, otra aceleradora y, finalmente, la motora, que es la que interviene en la ley fundamental del movimiento.En tercer lugar, precisa la importancia de distinguir entre lo absoluto y relativo siempre que se hable de tiempo, espacio, lugar o movimiento.En este sentido, Newton, que entiende el movimiento como una traslación de un cuerpo de un lugar a otro, para llegar al movimiento absoluto y verdadero de un cuerpocompone el movimiento (relativo) de ese cuerpo en el lugar (relativo) en que se lo considera, con el movimiento (relativo) del lugar mismo en otro lugar en el que esté situado, y así sucesivamente, paso a paso, hasta llegar a un lugar inmóvil, es decir, al sistema de referencias de los movimientos.

Page 7: Fundamento de la estatica y centro de gravedad

Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él

El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella

fuerza se imprime

Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: quiere decir que las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto

Page 8: Fundamento de la estatica y centro de gravedad

El centro de gravedad es el centro de simetría de masa, donde se intersecan los planos sagital, frontal y horizontal. En dicho punto, se aplica la resultante de

todas las fuerzas de gravedad que actúan sobre un cuerpo.Cabe destacar que el centro de gravedad no se corresponde necesariamente con

un punto material del cuerpo. Si se trata de una esfera hueca, por ejemplo, su centro de gravedad no pertenecerá al cuerpo.

El centro de masa (el punto geométrico que, dinámicamente, se comporta como si recibiera la aplicación de la resultante de las fuerzas externas al sistema) sólo coincide con el centro de gravedad cuando el campo gravitatorio es uniforme por la acción de un vector de magnitud y dirección constante.El centro geométrico o centroide, por otra parte, coincide con el centro de masa si el cuerpo tiene densidad uniforme (y, por lo tanto, es homogéneo) o si la distribución de materia en el sistema es simétrica.La resultante de las fuerzas gravitatorias que actúan sobre un cuerpo puede reemplazarse por una fuerza única que represente el propio peso del cuerpo, aplicada en el centro de gravedad. Por lo tanto, todas las fuerzas gravitatorias individuales pueden contrarrestarse por esa única fuerza.

Page 9: Fundamento de la estatica y centro de gravedad

El momento estático, o primer momento de área, es un concepto similar del momento de una fuerza, es decir, área por distancia. Sin embargo en el caso de

las áreas, es preciso fijar el punto a partir del cual se mide la distancia. Dicho punto es aquel en el que puede considerarse concentrada el área y recibe el

nombre de centroide. Cuando se conoce la posición del centroide de cada una de las áreas que conforman una sección, se puede determinar el momento estático

Q de toda la sección, con respecto a los ejes x y y .

El centroide, el centro de gravedad y el centro de masas pueden, bajo ciertas circunstancias, coincidir entre sí. En estos casos se suele utilizar los términos de manera intercambiable, aunque designan conceptos diferentes. El centroide es un concepto puramente geométrico, mientras que los otros dos términos se relacionan con las propiedades físicas de un cuerpo. Para que el centroide coincida con el centro de masa, el objeto debe tener densidad uniforme, o la distribución de materia a través del objeto debe tener ciertas propiedades, tales como simetría. Para que un centroide coincida con el centro de gravedad, el centroide debe coincidir con el centro de masa y el objeto debe estar bajo la influencia de un campo gravitatorio uniforme.