lunes, 9 de mayo de 2011

ESTATICA

La Estática estudia las condiciones de equilibrio de los cuerpos sometidos a diversas fuerzas. Al tratar la Tercera Ley de Newton, se menciona la palabra reacción al resumirse esa Ley en la expresión: “A toda acción corresponde una reacción igual y opuesta”. Se dice que no se trata de dos fuerzas que se equilibran porque no son fuerzas que obren sobre el mismo cuerpo, sin embargo, hay ocasiones en que las fuerzas efectivamente están en equilibrio.
En Estática se usa con frecuencia la palabra “reacción” al hablar de cuerpos en equilibrio, como cuando se coloca un peso en una viga puesta horizontalmente. Pero además de tener en consideración en este factor, hay que tomar en cuenta que el efecto de la fuerza sobre el cuerpo rígido de pende también de su punto de aplicación, esto se refiere a los momentos de las fuerzas con respecto a un punto, considerando que la suma de todos estos debe de ser igual a cero, deben de estar en “equilibrio” para que se cumpla lo antes mencionado.
La Estática es la parte de la física que estudia los cuerpos sobre los que actúan fuerzas y momentos cuyas resultantes son nulas, de forma que permanecen en reposo o en movimiento no acelerado. El objeto de la estática es determinar la fuerza resultante y el momento resultante de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo para poder establecer sus condiciones de equilibrio.
http://html.rincondelvago.com/estatica.html
 





PRIMERA CONDICION DE
EQULIBRIO


Un cuerpo se encuentra en equilibrio de traslación si la fuerza
resultante de todas las fuerzas externas que actúan sobre él es nula.


EQUILIBRIO DE UN CUERPO
Primera condición de equilibrio: equilibrio de translación

Cuando se estudio la primera ley de newton, llegamos a la conclusión de que si sobre un
cuerpo no actúa ninguna fuerza extrema, este permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme. Pero sobre un cuerpo pueden actuar varias fuerzas y seguir en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme. Por ejemplo, si consideramos un cuerpo sobre una superficie horizontal, la superficie ejerce una fuerza normal (N) sobre el cuerpo que se opone al peso (mg) y que hace que el cuerpo este en reposo. 

Como se puede notar, las fuerzas que actúan  sobre el cuerpo tiene igual magnitud y sentido contrario, pues si no ocurriera esto, el libro de movería. De lo anterior se puede decir que la suma de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo, o sea la fuerza resultante, es igual a cero. Esto significa que los efectos de las fuerzas se compensan dando como resultado el no cambio en su movimiento de translación.


De lo anterior se puede concluir que:




Si la fuerza resultante que actúa sobre un cuerpo es cero, el cuerpo se encuentra en equilibrio de translación.  
Hay que tener en cuenta, que tanto para la situación de reposo, como para la de movimiento rectilíneo uniforme, la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo es igual a cero.


 




Para el bloque verde no se mueve su velocidad es igual a Om/s, esto se debe a que todas las fuerzas que lo afectan (peso y normal) son de la misma magnitud.
Para el auto su velocidad es constante, por eso se dice que es un Movimiento Recto Uniforme (MRU), el cual también es un cuerpo en equilibrio porque no hay ninguna fuerza que hace variar su estado( MRU).
El primer caso se llama equilibrio estático, el segundo se llama equilibro cinético. Nosotros estudiaremos el equilibro estático.

Equilibrio estático:

Observa la imagen, se trata de un barril que está en reposo, con una masa de 30kg

 
Dibujamos su DCL y resulta:


Si el bloque tiene una masa de 30kg, entonces su peso (P) será de 300N, por lo que podemos deducir que la tensión (T) también posee un valor de 300N, según este razonamiento concluimos que el cuerpo está en equilibrio.

Estudiamos otro caso:


Al igual que el caso anterior el bloque está en reposo, quiere decir que está en equilibrio.
Si la fuerza hacia la derecha es de 40N, entonces podemos decir que la fuerza que va  hacia la izquierda (X)  también es de 40N, ya que es un cuerpo que está en equilibrio.
Finalmente podemos decir que:
Para todo cuerpo que está en equilibrio estático se cumple que
La sumatoria de todas la fuerza hacia la derecha, son iguales a la sumatoria de las todas fuerzas hacia la izquierda.
Además:

La sumatoria de todas la fuerza hacia la arriba, son iguales a la sumatoria de las todas fuerzas hacia la abajo.


http://fisica39.wordpress.com/2010/06/26/estatica-ii-primera-condicion-de-equilibrio-2/


La estática es la rama de la mecánica clásica que analiza las cargas (fuerza, par / momento) y estudia el equilibrio de fuerzas en los sistemas físicos en equilibrio estático, es decir, en un estado en el que las posiciones relativas de los subsistemas no varían con el tiempo. La primera ley de Newton implica que la red de la fuerza y el par neto (también conocido como momento de fuerza) de cada organismo en el sistema es igual a cero. De esta limitación pueden derivarse cantidades como la carga o la presión. La red de fuerzas de igual a cero se conoce como la primera condición de equilibrio, y el par neto igual a cero se conoce como la segunda condición de equilibrio.
Análisis del equilibrio
Artículo principal: Equilibrio mecánico

Esquema de fuerzas y momentos en una viga en equilibrio.
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:
  1. El resultado de la suma de fuerzas es nulo.
  2. 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.
Para la resolución de problemas hiperestáticos (aquellos en los que el equilibrio se puede alcanzar con distintas combinaciones de esfuerzos) es necesario considerar ecuaciones de compatibilidad. Dichas ecuaciones adicionales de compatibilidad se obtienen mediante la introducción de deformaciones y tensiones internas asociadas a las deformaciones mediante los métodos de la mecánica de sólidos deformables, que es una ampliación de la mecánica del sólido rígido que, además, da cuenta de la deformabilidad de los sólidos y sus efectos internos.
Existen varios métodos clásicos basados en la mecánica de sólidos deformables, como los teoremas de Castigliano o las fórmulas de Navier-Bresse.

Suma de fuerzas
Cuando sobre un cuerpo o sólido rígido actúan varias fuerzas que se aplican en el mismo punto, el cálculo de la fuerza resultante resulta trivial: basta sumarlas vectorialmente y aplicar el vector resultante en el punto común de aplicación.
Sin embargo, cuando existen fuerzas con puntos de aplicación diferentes es necesario determinar el punto de aplicación de la fuerza resultante. Para fuerzas no paralelas esto puede hacerse sumando las fuerzas dos a dos. Para ello se consideran dos de las fuerzas trazan rectas prolongando las fuerzas en ambos sentidos y buscando su intersección. Esa intersección será un punto de paso de la fuerza suma de las dos. A continuación se substituyen las dos fuerzas por una única fuerza vectorial suma de las dos anteriores aplicada en el punto de intersección. Esto se repite n-1 veces para un sistema de n fuerzas y se obtiene el punto de paso de la resultante.
Este algoritmo puede ser bastante pesado para un número de fuerzas elevado. Además cuando varias de las fuerzas son paralelas puede no funcionar. Para hacer más rápido el cálculo del punto de paso puede usarse en el caso de fuerzas coplanares el método del polígono funicular, que es computacionalmente más rápido y aplicable también al caso de que todas las fuerzas sean paralelas (y por tanto sus rectas de acción, sin puntos de intersección).

Aplicaciones
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.

Sólidos y análisis estructural
La estática se utiliza en el análisis de las estructuras, por ejemplo, en arquitectura e ingeniería estructural. La resistencia de los materiales es un campo relacionado de la mecánica que depende en gran medida de la aplicación del equilibrio estático. Un concepto clave es el centro de gravedad de un cuerpo en reposo, que constituye un punto imaginario en el que reside toda la masa de un cuerpo. La posición del punto relativo a los fundamentos sobre los cuales se encuentra un cuerpo determina su estabilidad a los pequeños movimientos. Si el centro de gravedad se sitúa fuera de las bases y, a continuación, el cuerpo es inestable porque hay un par que actúa: cualquier pequeña perturbación hará caer al cuerpo. Si el centro de gravedad cae dentro de las bases, el cuerpo es estable, ya que no actúa sobre el par neto del cuerpo. Si el centro de gravedad coincide con los fundamentos, entonces el cuerpo se dice que es metaestable.
Para poder saber la fuerza que esta soportando cada parte de la estructura se utilizan dos medios de cálculo:
  • La comprobacion por nudos.
  • La comprobacion por secciones.
Para lograr obtener cualquiera de estas dos comprobaciones se debe tomar en cuenta la sumatoria de fuerzas externas en la estructura (fuerzas en x y en y), para luego comenzar con la comprobación por nudos o por sección.

http://es.wikipedia.org/wiki/Est%C3%A1tica_(mec%C3%A1nica)



http://youtu.be/iU8zA2BUFCg