Fuerza externa Fuerza externa

Corte imagnario

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COLEGIO PARROQUIAL MIXTO “SAN PEDRO CHANEL”ÁREA: CTA – FÍSICA TEMA: ESTÁTICA IGRADO: CUARTO DE SECUNDARIA SECCIÓN: A-BPROFESOR: LIC.ROSA MELVA VERA R.

ESTÁTICA La estática es una rama de la mecánica cuyo objetivo es estudiar las condiciones que deben cumplir las fuerzas que actúan sobre un cuerpo, para que éste se encuentre en equilibrio.

ESTÁTICA IEQUILIBRIOUn cuerpo cualquiera se encuentra en equilibrio cuando carece de todo tipo de aceleración (a = 0).

FUERZAEs una magnitud vectorial que mide la interacción que existe entre dos o más cuerpos.

Tipos de fuerza en la naturaleza: Fuerza nuclear fuerte Acción: mantiene unido al núcleo atómico Fuerza electromagnética Acción: mantiene el átomo unido Fuerza gravitatoria Acción: mantiene en orden el universo Fuerza nuclear débil Acción: provoca desintegraciones radiactivas.

Toda fuerza modifica el estado de reposo o movimiento de un cuerpo. Además las fuerzas generan deformaciones (por mínimas que sean) en los cuerpos.

UNIDADES DE LA FUERZA EN EL S.I: NEWTON (N): 1 Newton = 1 kg.m/s2

FUERZAS USADAS EN MECANICA

FUERZA DE GRAVEDAD (Fg→

).Es la fuerza con que la tierra atrae a todos los cuerpos que se encuentra en sus inmediaciones. Se considera concentrada en un punto llamado “Centro de gravedad (G.G)” y está dirigida hacia el centro de la tierra. Cuando un cuerpo es homogéneo su “centro de gravedad” coincide con su “centro geométrico”

F⃗G=m . g⃗Normal (N)Se le llama también fuerza de contacto, y viene a ser la resultante de las infinitas fuerzas electromagnéticas que se generan entre las superficies de dos cuerpos que se acercan a distancias relativamente pequeñas. La línea de acción de la normal es

siempre perpendicular a la fuerza de contacto como te puedes dar cuenta en los siguientes ejemplos:

Tensión (T)Es la fuerza que aparece en el interior de un cuerpo flexible (cuerda, cable) debido a fuerzas externas que tratan de alargarlo. En un corte imaginario al cuerpo flexible la tensión se acerca hacia el punto de corte como observarás.

COMPRESIÓN (C)Fuerza que aparece en el interior de un sólido rígido cuando fuerzas externas tratan de comprimirlo. En un corte imaginario al sólido ésta fuerza se aleja del corte.

FUERZA ELÁSTICA (Fe)Es la fuerza interna que surge en los cuerpos elásticos y se manifiesta como una resistencia a que éstos sean deformados. Un caso particular de un cuerpo elástico es un “resorte” al cual se le puede comprimir o estirar, tal como se muestra. Para ello vamos a considerar un resorte ideal en el cual su masa es despreciable.

FUERZAS DE ROZAMIENTO (fr)Cuando un cuerpo se desplaza o intenta desplazarse sobre una superficie áspera aparecen sobre él unas fuerzas denominadas Fuerzas de rozamiento.

FUERZAS DE ROZAMIENTO POR DESLIZAMIENTOA) Fuerza de Rozamiento EstáticoAparece cuando no se presenta movimiento relativo o cuando el movimiento es inminente. Se halla por simple equilibrio de fuerzas o usando la siguiente relación

Siendo:

cc

Fe = Kxx

Estirando al resorte

Fe = Kx

x

Comprimiendo al resorte

fs = fuerza de rozamiento estático máximo μs = coeficiente de rozamiento estático N = reacción normal

B) Fuerza de Rozamiento CinéticoÉsta fuerza se presenta cuando existe movimiento relativo es decir de un cuerpo respecto al otro.

Siendo: f k = fuerza de rozamiento cinético μk = coeficiente de rozamiento cinético N = reacción normal

El valor del coeficiente de rozamiento depende del tipo de materiales de las superficies en contacto.

El coeficiente de rozamiento cinético (µk) siempre es menor que el coeficiente de rozamiento estático (µs).

PRIMERA LEY DE NEWTON (LEY DE LA INERCIA)

El caballo se mueve bruscamente hacia la izquierda y la persona aparentemente se mueve hacia atrás. En realidad la persona no se va hacia atrás, sino más bien queda atrás. ¿Por qué?

“Un cuerpo permanecerá en estado de reposo o se moverá con MRU, mientras la acción de una fuerza no lo obligue a cambiar de estado”.

TERCERA LEY DE NEWTON(LEY DE LA ACCIÓN Y LA REACCIÓN)

“Si un cuerpo le aplica una fuerza a otro (acción); entonces el otro le aplica una fuerza igual y en sentido contrario al primero (reacción)”.

PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO“Un cuerpo se encontrará en equilibrio cuando la fuerza resultante que actúa sobre él, sea igual a cero

Se sabe que si la resultante de un sistema de vectores es nula, el polígono que se forma será cerrado.

DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (D.C.L.)Hacer el D.C.L. de un cuerpo es representar gráficamente las fuerzas que actúan en él. Para esto se siguen los siguientes pasos:

1. Se aísla al cuerpo de todo el sistema.

2. Se representa al peso del cuerpo mediante un vector dirigido siempre hacía el centro de la Tierra (P).

3. Si existiesen superficies en contacto, se representa la reacción mediante un vector perpendicular a dichas superficies y empujando siempre al cuerpo (N ó R).

4. Si hubiesen cuerdas o cables, se representa a la tensión mediante un vector que está siempre jalando al cuerpo, previo corte imaginario (T).

5. Si existiesen barras comprimidas, se representa a la compresión mediante un vector que está siempre empujando al cuerpo, previo corte imaginario (C).

6. Si hubiese superficies ásperas se representa a la fuerza de rozamiento mediante un vector tangente a las superficies en contacto y oponiéndose al movimiento o posible movimiento.

PRÁCTICA DIRIGIDA IHacer el DCL en los siguientes ejemplos.

PRÁCTICA DIRIGIDA II

1. Una esfera de 3Kg. se sostiene por medio de una cuerda tal como se muestra. Determine el módulo de la fuerza de tensión en dicha cuerda.

a) 40Nb) 35Nc) 50Nd) 80Ne) 60N

2. Calcular la reacción en “A”, si m = 8 kg y no hay rozamiento.

a) 90N b) 80N c)70N d) 60N e) 50N

3. La figura muestra dos esferas A y B de pesos 6N y 2N respectivamente, en equilibrio. Determinar la reacción de la pared lisa sobre la esfera B y la tensión en la cuerda

a) 8N; 15Nb) 6N; 10Nc) 6N: 15Nd) 8N; 10Ne) 6N; 8N

4. Encuentra la fuerza normal entre el piso y el bloque, de 8 kg de masa.

a) 30N b) 80 N c) 15 N d) 120 N e) 200 N

5. Un cuerpo de 300 N de peso se encuentra sobre un plano inclinado, como se muestra en la figura. Si el sistema está en equilibrio, calcula:

I. La intensidad de la fuerza F.II. La intensidad de la fuerza normal.

a) 100 N; 100√3 Nb) 150 N; 150 N c) 100 N; 150 N

d) 150 N; 150√3 N e) 100 N; 120 N

6. En el sistema mecánico el peso del bloque en equilibro es de 20 N. Hallar la tensión en la cuerda A.

a) 20 N b) 30 N c) 10 N

d) 10√3 N

e) 20√3 N

7. Hallar el valor de “F” para subir el bloque de 50 N con velocidad constante(el plano es liso)

a) 50(3)-1/2 N b) 50 N c) 173 N d) 100 N e) 100(5)-1/2 N

8. Si el sistema físico mostrado se encuentra en equilibrio siendo BC una cuerda horizontal. Determinar la tensión en la cuerda CD.

a) 6 Nb) 7 Nc) 8 Nd) 9 Ne) 10 N

9. Determinar la deformación del resorte mostrado, k = 80 N/cm y m = 120 kg.

a) 8 cmb) 9 cmc) 10 cmd) 12 cme) 16 cm

10. El bloque A pesa 70 N y tiene un coeficiente de rozamiento igual a 1/8 con respecto al piso. Encuentra el máximo peso que puede tener el bloque B para que A no se mueva.

a) 8 N

b) 10 Nc) 12 Nd) 15 Ne) 20 N