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Tarea #4: Investigación Equilibrio Partícula (¿Que es ? (Leyes del…
Tarea #4: Investigación Equilibrio Partícula
¿Que es ?
Polea
Máquina simple, un dispositivo mecánico de tracción, que sirve para transmitir una fuerza.
Sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso.
En cambio, la polea móvil se encuentra en equilibrio cuando: F= R/2 la fuerza que tenemos que aplicar para elevar la carga es la mitad de la fuerza resistente de esa carga.
Y la polea polipasto se encuentra en equilibrio cuando: F= R/2n Donde n es el número de poleas móviles
Las poleas simples no son más que una palanca de primer grado, en la que la fuerza F, y la resistencia R se aplican a la misma distancia del eje, que coincide con el radio de la polea. Es decir:
F.r=R.r F=R En una polea simple la fuerza que tenemos que aplicar es igual a la resistencia que tenemos que vencer.
Marco de referencia inercial.
Es aquel sistema de coordenadas cartesianas que se encuentra fijo o con velocidad constante respecto de otro sistema inercial, cumpliéndose así mismo los principios de inercia y dinámica de Newton. Además, todos los observadores de un objeto en particular puedan llegar a las mismas conclusiones
Resorte
Un resorte o muelle de alambre de metal es un mecanismo que se comprime, se extiende, o gira cuando una fuerza igual o mayor se aplica. Un mecanismo de muelle puede ejercer presión, la fuerza de rotación o fuerza de tracción en una variedad de maneras.
Muelles y resortes son unos de los elementos clásicos empleados en construcción y diseño y sirven para la acumulación y transformación de energías, aprovechando las características elásticas del material. .
Si el muelle se estira o se comprime una pequeña distancia x respecto de su estado de equilibrio (no deformado) la fuerza que hay que ejercer es proporcional a “x”. F=k·x La constante de proporcionalidad k de denomina constante elástica del muelle. Esta expresión de la fuerza se conoce como ley de Hooke.
Ligaduras
En física, se denomina ligadura a las condiciones sobre coordenadas de un sistema que están sujetas arestricciones independientes de las fuerzas actuantes. En cualquier sistema dinámico aparecen este tipo deligaduras que constriñen el movimiento, además de fuerzas que controlan su evolución.
Isostaticidad
Se conoce como estructura hiperestática, a aquella estructura que en estática se encuentra en equilibrio, destacando que las ecuaciones que expone la estática no son suficientes para saber las fuerzas externas y reacciones que posee
De una forma un poco más técnica podemos decir que una estructura isostática posee igual número de ecuaciones que de incógnitas, por lo cual, se puede resolver mediante un simple sistema de ecuaciones lineales o por los métodos básicos ya conocidos
Hiperestaticidad.
Una estructura es hipostática cuando su Grado de Indeterminación Estática es < 0 En este caso el número de ecuaciones de equilibrio es excesivo ya que supera el número de incógnitas estáticas.
Cable
Los cables son elementos estructurales lineales (las dimensiones de su sección son muy pequeñas comparadas con su longitud)
Se utilizan los cables como elementos mecánicos básicos en multitud de aplicaciones. Una de las más antiguas es la elevación de cargas mediante grúas, utilizando cabrestantes y poleas.
Las condiciones de vínculo en los extremos de un cable sometido a la acción de un sistema de fuerzas arbitrario deben ser tales que permitan el equilibrio del conjunto.
Para alcanzar el equilibrio, las reacciones suministras por los vínculos tienen que ser contrarias a las acciones ejercidas por el cable (principio de acción y reacción). Debido que los cables no poseen resistencia a flexión, no ejercen momentos en los apoyos, sólo fuerzas cuyas intensidades y direcciones dependerán de las cargas actuantes en el sistema.
Cuerda
La cuerda es un tipo de material que se usa especialmente como tirante o como ajustador, la cuerda que se usa en barcos, equipos, máquinas, para sostener elementos, etc.
La utilidad básica de una cuerda es unir dos extremos para que estos permanezcan unidos por medio de una cuerda
Superficie lisa
Se califica a aquellas superficies que carecen de arrugas pliegues o dobleces. Básicamente no tiene irregularidades en su superficie y es uniforme
Superficies rugosas
Se califica de rugosas a aquellas superficies que contienen arrugas, o sea que se presentan al tacto y en general también a la vista, como no lisas, con pliegues o dobleces.
Origen de la fuerza
Una interacción entre dos objetos produce dos fuerzas iguales y opuestas, aplicadas una en cada objeto.
Leyes del movimiento de Newton.
Segunda ley de Newton: La fuerza es igual a la masa por la aceleración. F=MA
La primera ley de Newton: Un objeto en reposo permanece en reposo y un objeto en movimiento permanece en movimiento.
Tercera ley de Newton Para cada acción hay una reacción igual y en sentido opuesto.
En términos más explícitos: La tercera ley expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, éste realiza una fuerza de igual intensidad y dirección, pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo.
Procedimiento para
Analizar y determinar fuerzas tridimensionales en equilibrio.
Cuando un elemento se encuentra sometido a varias fuerzas que hacen que el cuerpo este en reposo o en movimiento con velocidad constante, entonces se dice que se encuentra en estado de equilibrio.
Si en un cuerpo sus dimensiones son considerables respecto a sus posibles trayectorias, entonces se dice que se trata de un cuerpo rígido y que si esta en equilibrio se cumple que:
∑Fx = ∑Fy = ∑Fz = 0
Analizar y determinar fuerzas coplanares en equilibrio.
Las fuerzas coplanares, se encuentran en un mismo plano y en 2 ejes, a diferencia de las no coplanares que se encuentran en más de un plano, es decir en 3 ejes. Tienen dos condiciones independientes algebraicas de equilibrio. Pueden expresarse en tres formas:
∑Fx = ∑Ma = 0 Esta forma indica que la suma algebraica de las componentes según cualquier eje y la suma algebraica de los momentos de todas las fuerzas respecto a un punto es cero.
∑Ma = ∑Mb = 0 En esta forma se explica, asimismo, refiriéndose a momentos respecto dos puntos no colineales con la intersección aludida.
∑Fx =∑Fy = 0 La forma expresa que la suma algebraica de los componentes según los ejes x, y (en el plano de las fuerzas) es cero.
Fuentes de consulta
Links
https://www.monografias.com/trabajos102/estatica-particula-aplica-carrera-ingenieria-mecanica/estatica-particula-aplica-carrera-ingenieria-mecanica.shtml
https://www.fisicapractica.com/condiciones-de-equilibrio-particula.php
https://matesvaldemora.files.wordpress.com/2010/10/tema-1-estatica-de-la-particula1.pdf
https://www.aulafacil.com/cursos/fisica/general-ii/diagramas-de-cuerpo-libre-i-l10336
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https://image.slidesharecdn.com/02-estatica-sistemasdefuerzas-150101144610-conversion-gate02/95/02-estatica-sistemas-de-fuerzas-10-638.jpg?cb=1420123609
https://jmillos.wordpress.com/tercer-corte/fuerza-y-tipos-de-fuerza/
http://equilibrio-fuerzasparalelas4amc.blogspot.com/p/fuerzas-paralelas.html
http://fisicafacilito.blogspot.com/2013/07/sistema-fisico-fuerzas-internas-y.html
http://materiales.azc.uam.mx/gjl/Clases/MA10_I/S2.pdf
https://www.edu.xunta.es/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/1464947673/contido/22_la_polea.html
http://juanitocrew.blogspot.com/2015/11/fuerzas-coplanares.html
https://prezi.com/8ye9ljgnv2qh/estructuras-hipostaticas-isostaticas-e-hiperestaticas/
Tipos de fuerzas
Externas
Se dice que una fuerza es externa al sistema si dicha fuerza es el resultado de la interacción de una partícula del sistema con otra que se encuentra fuera de él. Estas fuerzas son las responsables del comportamiento externo del sistema.
Internas
Se dice que una fuerza es interna al sistema si dicha fuerza es el resultado de la interacción de una partícula del sistema con otra partícula que se encuentra dentro de él.
Paralelas
Las fuerzas paralelas son aquellas que actúan sobre un cuerpo rígido con sus líneas de acción en forma paralela. Existen 2 tipos de fuerzas paralelas:
Fuerzas paralelas de igual sentido
La resultante de dos fuerzas paralelas de igual sentido es otra fuerza de dirección y sentido iguales a los de las fuerzas dadas y de intensidad igual a la suma de las intensidades de aquéllas.
Fuerzas paralelas de distinto sentido
La resultante de dos fuerzas paralelas de sentido distinto es otra fuerza paralela a las dadas cuya intensidad es igual a la diferencia de las intensidades de las fuerzas dadas, y su sentido es igual al de la fuerza mayor
Cuerpo
Son las fuerzas que se ejercen a distancia sobre las partículas del interior del medio continuo como las fuerzas inerciales, gravitatorias y magnéticas.
Concurrentes
Dos o más fuerzas son concurrentes cuando la dirección de sus vectores o sus prolongaciones se cortan en un punto. si se aplican a cuerpos libres, pueden provocar movimientos de traslación
Contacto
Las fuerzas de contacto son aquellas en las que el cuerpo que ejerce la fuerza está en contacto directo con el cuerpo sobre el que se aplica dicha fuerza
Superficie
Se define como fuerzas superficiales aquellas que actúan sobre el contorno del volumen material considerado. Éstas son producidas por las acciones de contacto de las partículas situadas en el contorno del medio con el exterior de este.
Gravitatorias
Fuerza de atracción existente entre los objetos y cuya intensidad depende de sus masas y la distancia entre ellas
Fricción
Fuerza que aparece ante el contacto de dos cuerpos y que adquiere una dirección directamente opuesta a la fuerza aplicada o normal.
Tensión
Fuerza con que una cuerda o cable tenso tira de cualquier cuerpo unido a sus extremos. Cada tensión sigue la dirección del cable y el mismo sentido de la fuerza que lo tensa en el extremo contrario.
Normal
Fuerza de contacto ejercida por una superficie sobre un objeto. Esta actúa perpendicular y hacia afuera de la superficie.
Campo
Las fuerzas de campo son aquellas que no implican contacto físico entre dos objetos, pero que actúan a través del espacio vacío. Algunos ejemplos de fuerzas de campo se manifiestan: Atracción gravitacional, carga eléctrica, electromagnética, etc.
Conceptos:
Condiciones para el equilibrio estático de una partícula
Una partícula está en equilibrio cuando se encuentra en reposo o se desplaza con MRU, es decir cuando su aceleración es igual a cero.
Para que una partícula esté en equilibrio la resultante de fuerzas (o la suma vectorial de fuerzas) aplicadas debe ser igual a 0.
Cuando tenemos un sistema de fuerzas aplicadas a una partícula con diferentes direcciones, lo que podemos hacer es descomponer las fuerzas aplicadas en los ejes X e Y y plantear luego las ecuaciones de equilibrio anteriores.
Aislamiento de un Sistema Mecánico
Llamamos sistema mecánico a un cuerpo o conjunto de cuerpos que puede aislarse de los demás cuerpos.
Al sistema mecánico se aísla del resto de cuerpos que lo rodean mediante el diagrama del sólido libre que es una representación esquemática del sistema mecánico aislado en el que figuren todas las fuerzas aplicadas en él debidas al resto de cuerpos que hemos suprimido.
Todas las fuerzas aplicadas sobre un sistema mecánico se deben al contacto con otros cuerpos
Partícula
Cantidad muy pequeña de materia, la cual se supone que ocupa un solo punto en el espacio. Es considerada un cuerpo con una determinada masa, pero adimensional, es decir, sin dimensiones.
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 por medio de los vectores correspondientes, todos concurrentes en el origen.
Fuerza
Efecto de la interacción mecánica entre dos cuerpos. Se representan gráficamente mediante segmentos rectilíneos acabados en flecha
Sus cuatro parámetros fundamentales son: 1) modulo o intensidad 2) dirección 3)sentido 4) punto de aplicación
Línea de acción de una fuerza.
Línea que señala el movimiento de una cosa o el punto hacia la que ésta se dirige. También llamada dirección
Sistema de fuerzas
Cuando sobre un cuerpo rígido actúan más de una fuerza a este conjunto se le denominara sistema de fuerzas
Se dice sistema plano cuando las rectas de acción de las fuerzas se encuentran en un mismo plano
El sistema de fuerzas será espacial cuando las rectas de acción de las fuerzas no se encuentran en el mismo plano
Cada una de las fuerzas actuantes recibe el nombre de componente del sistema. Es posible sustituir cada componente de ser mas de dos por una única fuerza (Fuerza resultante) capaz de producir el mismo efecto.
Sistema de fuerzas
Cuando sobre un cuerpo rígido actúan más de una fuerza a este conjunto se le denominara sistema de fuerzas
Sistema plano: Se dice sistema plano cuando las rectas de acción de las fuerzas se encuentran en un mismo plano
Sistema espacial: El sistema de fuerzas será espacial cuando las rectas de acción de las fuerzas no se encuentran en el mismo plano
Cada una de las fuerzas actuantes recibe el nombre de componente del sistema. Es posible sustituir cada componente de ser mas de dos por una única fuerza (Fuerza resultante) capaz de producir el mismo efecto.