Fuerzas Área de Ingenierías

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Área de Ingenierías  

Estática

ING-205

Sección 02

ESTUDIANTES:

Amauris De La Rosa Perozo       1065857

Janel Núñez Rodríguez                 1065078

Katherine García Puello              1065462

Rafael Brache Núñez                    1063014

Yennifer García Rodriguez         1065616

TEMA:

Trabajo Práctico 1. “FUERZAS”

PROFESOR:

José Quintilian Toirac Corral

23 de febrero del 2017

Santo Domingo, D.N.

Introducción

Para la estática, la fuerza se considera como “La magnitud de las medidas cuantitativas de las interacciones mecánicas que se producen entre dos cuerpos”. La estática estudia los cuerpos en reposo y se basa en dos ecuaciones generales para lograr la misma:

• ΣF = 0, es decir que la sumatoria de todas las fuerzas sea igual a 0 o que las resultantes obtenidas de un sistema sean equivalentes y opuestas entre sí.

• ΣM = 0, es decir que la sumatoria de todos los momentos aplicados en cualquier punto del sistema sean iguales a cero.

Partiendo de este concepto, es clave conocer los diferentes tipos de fuerzas que pueden aparecer en un sistema, como se clasifican las mismas y como se miden, pues las mediciones varían dependiendo el sistema de medida y no esta demás conocerlos.

        A su vez, es clave conocer el concepto de momento, como este puede afectar a un sistema en equilibrio. Partiendo de que el momento es una fuerza que provoca rotación, es importante manejar dos conceptos claves: brazo y punto de aplicación. Este último lo estudiaremos más a fondo, en dos casos: “cuando el punto de aplicación es un punto” y “cuando el punto de aplicación es un eje”.

1. FUERZAS

Concepto de Fuerza

En física, la fuerza es una magnitud vectorial que mide la Intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales. No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o de energía.

Fuerza es un tipo acción que ejerce un cuerpo sobre otro, es decir, que haya interacción entre estos. Podemos apreciar esto en los siguientes ejemplos:

• un objeto empuja a otro: empujar una mesa.
• un objeto repele a otro: un imán repele a otro imán.
• un objeto atrae a otro: el Sol atrae a la Tierra.

También se dan casos en los que se crea una modificación en forma simultánea, en la que se modifica el estado de movimiento y físico de un cuerpo, como por ejemplo, al patear una lata de aluminio, esta acelera y a la vez se deforma.

Para que exista una fuerza, deben haber dos o más cuerpos involucrados a excepción de la fuerza de la gravedad, siempre debe haber uno o más cuerpos para que puedan existir fuerzas siendo ejercidas a un cuerpo.

Los elementos que componen una fuerza son los siguientes:

• Punto de aplicación: es el lugar donde se aplica la fuerza.
• Dirección: es la línea sobre la cual actúa la fuerza. Puede ser vertical, horizontal o inclinada.
• Sentido: indica hacia donde se aplica o dirige la fuerza. Se representa mediante una punta de flecha.
• Magnitud: es el tamaño del vector de acuerdo con la escala que se está utilizando.

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Tipos de fuerza

Las fuerzas pueden dividirse en distintas categorías, pero aquí hablaremos de las que más se utilizan en la Estática.

Según su distribución, las fuerzas se clasifican en:

• Fuerzas distribuidas: Estas son fuerzas aplicadas en distintos puntos de una superficie. Este es el tipo de fuerza real que se presenta en la naturaleza. Por ejemplo, cuando ponemos una caja encima de una mesa, cada parte de la superficie de la caja ejerce una fuerza pequeña sobre la mesa. Las fuerzas pueden ser distribuidas por:

• Unidad de longitud
• Unidad de superficie
• Unidad de volumen

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• Fuerzas concentradas: El concepto de fuerza concentrada es idealizado ya que es imposible aplicar una fuerza en solo un punto del espacio, pero es muy útil en los campos de física e ingeniería para hacer cálculos. El punto donde se aplica la fuerza concentrada se llama centroide. Este término geométrico coincide con el centro de masa siempre y cuando hablemos de un cuerpo de densidad constante (uniforme).

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En la figura  se indica con la flecha R y P la fuerza concentrada.

Las fuerzas también pueden ser clasificadas por el lugar desde donde son ejercidas:

• Fuerzas externas: Estas son ejercidas al cuerpo a estudiar mediante cuerpos exteriores a este, además dichas fuerzas son las responsables de que el cuerpo en cuestión se mueva o permanezca en estado de reposo aparente o llamado equilibrio estático. Los tipos de movimientos que abarcan este tipo de fuerza son exclusivamente de traslación y rotación.

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Fuerzas externas que actúan sobre la caja.

• Fuerzas internas: Como su nombre indica, estas son las fuerzas que mantienen unidas las partículas que componen un cuerpo rígido. Ejemplo de esto pueden ser las fuerzas de atracción o repulsión entre dos o más cuerpos.

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Fuerzas internas de un cuerpo se atraen y/o repelen.

Fuerzas como vectores

Una fuerza es una cantidad vectorial, por lo que tiene magnitud, dirección y sentido.

Aquí definimos a la fuerza en función de la aceleración que experimente un cuerpo patrón dado, cuando se le coloca en un ambiente adecuado. Una fuerza representa la acción de un cuerpo sobre otro. Está caracterizada por su punto de aplicación, su magnitud y su dirección(es un vector). La dirección de una fuerza se define por su línea de acción y su sentido. La línea de acción es una línea infinita a lo largo de la cual actúa la fuerza. Se caracteriza por el ángulo que forma con cierto eje fijo. La fuerza se representa mediante un segmento de esta línea.

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