EQUILIBRIO DE UNA PARTÍCULA

EQUILIBRIO DE UNA PARTÍCULA

1. Particula

   • Parte de la mecánica que analiza condiciones de equilibrio de un cuerpo, partícula o sistema de partículas, se basa en las leyes de la fuerza y del movimiento de Newton, o comúnmente conocidas como “Leyes de Newton”.

2. Condiciones para el equilibrio estático de una partícula

   • *La resultante de fuerzas (o la suma vectorial de fuerzas) aplicadas debe ser igual a 0. *En el plano, se encuentra en equilibrio si la suma de fuerzas en X y la suma de fuerzas en Y equivalen a cero. *Cuando tenemos un sistema de fuerzas aplicadas a una partícula con diferentes direcciones, se descomponen las fuerzas aplicadas en los ejes X e Y

3. Aislamiento de un Sistema Mecánico.

   • Este aislamiento se logra mediante el diagrama del sólido libre, que no es ni más ni menos que 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.

4. Diagrama de cuerpo libre

   • Debe mostrar todas las fuerzas externas que actúan sobre el cuerpo. Es fundamental que el diagrama de cuerpo libre esté correcto antes de aplicar la Segunda ley de Newton, Fext = ma

5. Fuerza

   • Son las causantes de modificar la velocidad o la forma de los cuerpos. Para determinar una fuerza aplicada a una partícula debemos conocer: módulo, dirección, sentido y cuerpo sobre el que se aplica; también vale: componentes cartesianas o polares y cuerpo sobre elque se aplica.

6. Línea de acción de una fuerza.

   • Es una línea imaginaria de longitud indefinida dibujada a lo largo de la dirección de la fuerza

7. Tipos de fuerza

   • Fuerzas concurrentes: La dirección de sus vectores o sus prolongaciones se cortan en un punto.
   • Fuerzas paralelas: Actúan sobre un cuerpo rígido con sus líneas de acción en forma paralela.
   • Fuerzas externas: Las fuerzas externas representan la interacción del sistema con el exterior del mismo.
   • Fuerzas internas: Las fuerzas internas representan la interacción mutua de las partículas del sistema.
   • Fuerzas de cuerpo: Son acciones distribuidas en el volumen del sólido las cuales actúan a distancia como por ejemplo las fuerzas gravitacionales, inerciales o magnéticas.
   • Fuerzas de superficie: Son acciones distribuidas en una superficie específica en el contorno del sólido o dentro de él, que actúan por contacto directo con otro cuerpo.
   • Fuerzas gravitatorias: Establece la fuerza con la que se atraen dos cuerpos por el simple hecho de tener masa.
   • Fuerza de contacto: Los cuerpos deben estar en contacto (tocándose) para ejercerlas y para recibir su efecto.
   • Fuerzas de campo: Es cualquier magnitud física que presenta cierta variación sobre una región del espacio, el campo puede ser un ente no visible, pero si medible
   • Fuerza de fricción: Es la fuerza que se opone al inicio del deslizamiento sobre un cuerpo en reposo al que se aplica una fuerza horizontal
   • Fuerza normal: Se define como la fuerza que ejerce una superficie sobre un cuerpo apoyado sobre ella. Esta es de igual magnitud y dirección, pero de sentido contrario a la fuerza ejercida por el cuerpo sobre la superficie
   • Fuerza de tensión: Es la fuerza que ejercen todas las cuerdas a los cuerpos que están sujetos a ellas.

8. Sistema de fuerzas

   • En la mecánica, que sigue siendo la base de las actuales ciencias de la ingeniería, el concepto de fuerza es fundamental. Así pues, en primer lugar es necesario analizar las magnitudes vectoriales, ya que las fuerzas son necesarias para analizar su efecto sobre las particulas o sobre los sólidos.

9. Procedimiento para analizar y determinar fuerzas coplanaresen equilibrio.

   • Diagrama de cuerpo libre. Establezca los ejes x, y en cualquier orientación adecuada. • Marque en el diagrama todas las magnitudes y direcciones de las fuerzas conocidas y desconocidas. • Puede suponer el sentido de una fuerza con una magnitud desconocida.

10. Procedimiento para analizar y determinar fuerzas tridimensionales en equilibrio

    • Establezca los ejes x, y, z en cualquier orientación adecuada. • Marque todas las magnitudes y direcciones de las fuerzas conocidas y desconocidas sobre el diagrama. • El sentido de una fuerza que tenga magnitud desconocida puede suponerse.

11. Resorte, qué es, para qué sirve, cómo se calculan fuerzas

    • Es un elemento elástico capaz de almacenar energía y desprenderse de ella sin sufrir deformación permanente cuando cesan las fuerzas o la tensión a las que es sometido. Formula: Fresorte =−k×x

12. Polea, cuerda, cable qué son, para qué sirven, cómo se analizan

    • Se considerarán ideales: masa despreciable y ausencia de rozamientos. Por tanto, un cable, pase o no por poleas, que sólo esté cargado en sus extremos tiene el mismo módulo de tensión en dichos extremos; la dirección será tangencial al cable y el sentido hacia afuera (tracción).

13. Marco de referencia inercial

    • Es un sistema de referencia en el que las leyes del movimiento cumplen las leyes de Newton y, por tanto, la variación del momento lineal del sistema es igual a las fuerzas reales sobre el sistema

14. Superficies lisas y rugosas

    • La fricción, fuerza de roce o fuerza de rozamiento es una fuerza existente entre dos superficies que se encuentren en contacto, y que se opone al movimiento, o sea, tiene dirección contraria al movimiento. Esta fuerza puede ser de dos tipos: estática (cuando se opone al inicio de un deslizamiento) o dinámica (cuando se opone al movimiento relativo).

15. Leyes del movimiento de Newton

    • Primera ley de Newton: Se expresa como: Un objeto en reposo permanece en reposo y un objeto en movimiento permanece en movimiento.
    • Segunda ley de Newton: Se puede expresar como: La fuerza es igual a la masa por la aceleración.
    • Tercera ley de Newton: Se expresa como: Para cada acción hay una reacción igual y en sentido opuesto

16. Tipo de contacto, origen de la fuerza y acción sobre el cuerpo que se aísla

    • Se denomina apoyo al punto en que un cuerpo está fijado. Los apoyos son elementos estructurales que restringen el movimiento de dicho cuerpo en una o más direcciones. Los apoyos permiten también transmitir fuerzas de reacción permitiendo que el cuerpo esté en equilibrio estático

17. Ligaduras, isostaticidade hiperestaticidad.

    • Isostáticas: Estructuras que pueden ser analizadas mediante los principios de la estatica; la supresion de cualquier de sus ligaduras conduce al colapso
    • Hiperestáticas: Es aquella estructura en estatica que se encuentra en equilibrio, destacando que las ecuaciones que expone la estatica no son suficientes para saber las fuerzas externas y reacciones que posee