FUERZAS Y SU EQUILIBRIO
( Paloma Rom谩n G贸mez)
CONCEPTO ES TODA CAUSA CAPAZ DE: -
MODIFICAR EL ESTADO DE REPOSO O MOVIMIENTO DE UN CUERPO
- PRODUCIR UNA DEFORMACIÓN EN UN CUERPO
EFECTOS DE LAS FUERZAS - CAMBIAN LA FORMA - CAMBIAN LA VELOCIDAD - CAMBIAN LA DIRECCIÓN DE DESPLAZAMIENTO
TIPOS DE MATERIALES
• ELÁSTICOS. LOS MATERIALES RECUPERAN SU FORMA ORIGINAL CUANDO DEJA DE ACTUAR LA FUERZA QUE LOS DEFORMA. • PLÁSTICOS. AL CESAR LA FUERZA QUE LOS DEFORMA, LOS MATERIALES NO RECU-PERAN SU FORMA PRIMITIVA Y QUEDAN DEFORMADOS PERMANENTEMENTE. • RÍGIDOS. NO MODIFICAN SU FORMA CUANDO ACTÚA SOBRE ELLOS UNA FUERZA
LEY DE HOOKE EL ALARGAMIENTO DEL MUELLE (O CUERPO ELÁSTICO) ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA FUERZA APLICADA
F = K. ( Lf - Li )
DEFORMACIÓN/ FUERZA APLICADA
PESO LA MAGNITUD DE LA FUERZA DE LA ATRACCIÓN DE LA TIERRA SOBRE TODOS LOS CUERPOS QUE ESTÁN SOBRE ELLA ES EL PESO DE LOS CUERPOS
P= m.g
PUEDE MEDIRSE CON EL DINAMÓMETRO
CENTRO DE GRAVEDAD EL PESO SE DISTRIBUYE EN TODO EL VOLUMEN DE UN CUERPO, PERO PARA HACER CÁLCULOS, SE LO CONSIDERA COMO UNA FUERZA APLICADA SOBRE UN PUNTO DETERMINADO DEL CUERPO CONOCIDO COMO CENTRO DE GRAVEDAD (C) SOBRE ÉL ACTÚAN TODAS LAS FUERZAS QUE TIENEN RELACIÓN CON EL CUERPO (TRACCIÓN, RESISTENCIA, PESO, ETC) EN ÉL SE INTERCEPTAN TODOS LOS EJES DE ROTACIÓN Y ES ADEMÁS UN PUNTO DE EQUILIBRIO SU POSICIÓN DETERMINA ESTABILIDAD DE UN CUERPO
LA
ESTABILIDAD COMPORTAMIENTO DE DOS CUERPOS QUE SÓLO SE DIFERENCIAN EN LA ALTURA AL SER INCLINADOS: EN EL MAS BAJO, LA RECTA QUE CONTIENE LA FUERZA PESO, SE MANTIENE DENTRO DE LA BASE DEL CUERPO, RECUPERARÁ SU
POSICIÓN ORIGINAL EN EL MÁS ALTO (CENTRO DE GRAVEDAD MÁS ELEVADO) DICHA RECTA CAE FUERA DE LA BASE LO QUE PROVOCARÁ LA CAÍDA DEL
CUERPO.
TIPOS DE EQUILIBRIO PARA UN OBJETO ESTÁTICO EL EQUILIBRIO DEPENDE DEL PAR FORMADO POR EL PESO Y LA REACCIÓN CUANDO SE DESPLAZA EL OBJETO
HAY TRES TIPOS:
ESTABLE INESTABLE NEUTRO
LA FUERZA ES UN VECTOR ELEMENTOS DE UN VECTOR: • INTENSIDAD: ES SU VALOR NUMÉRICO O MÓDULO. VIENE INDICADA POR LA LONGITUD DEL VECTOR
• DIRECCIÓN: QUEDA SEÑALADA POR LA RECTA EN LA QUE SE MANIFIESTA LA FUERZA. VIENE DADA POR LA RECTA QUE SOPORTA AL VECTOR
• SENTIDO TODA DIRECCIÓN HAY DOS SENTIDOS OPUESTOS. LA PUNTA DE LA FLECHA SEÑALA EL SENTIDO EN EL VECTOR
• PUNTO DE APLICACIÓN: LUGAR DEL CUERPO DONDE SE APLICA LA FUERZA Y PUNTO DONDE ARRANCA EL VECTOR
FUERZA RESULTANTE
AL EFECTO COMBINADO DE DOS O MÁS FUERZAS SOBRE UN OBJETO, SE LE LLAMA FUERZA RESULTANTE
COMPOSICIÓN DE FUERZAS
OPERACIÓN QUE CONSISTE EN DETERMINAR LA FUERZA RESULTANTE DE LA ACCIÓN DE OTRAS
1. CON EL MISMO PUNTO DE APLICACIÓN MISMO SENTIDO
MISMA DIRECCIÓN SENTIDOS OPUESTOS
NO TIENEN LA MISMA DIRECCIÓN
2. CON DISTINTO PUNTO DE APLICACIÓN
a) FUERZAS CON EL MISMO SENTIDO
b) FUERZAS CON SENTIDO CONTRARIO
MOMENTO DE UNA FUERZA
(Newton. Metro)
Cuando yo subo, tú bajas; si tú subes, bajo yo: a la misma altura nunca podemos estar los dos.
¿ CUAL ES LA SOLUCIÓN?
MOMENTOS Y EQUILIBRIO. PRINCIPIO DE LOS MOMENTOS SE PUEDE ENUNCIAR DE LAS SIGUIENTES FORMAS: - EXISTE EQUILIBRIO SI LA SUMA DE LOS MOMENTOS EN SENTIDO HORARIO ES IGUAL A LA SUMA DE LOS MOMENTOS EN SENTIDO ANTIHORARIO
- EXISTE EQUILIBRIO SI EL MOMENTO RESULTANTE ES CERO (SUMA DE LOS MOMENTOS QUE ACTÚAN)
EJEMPLOS: MOMENTOS
FUERZAS Y PRESIONES
PRESIÓN EN SÓLIDOS
CÁLCULO DE LA PRESIÓN EN SÓLIDOS
PRESIÓN EN FLUIDOS FLUIDOS
GASES
LÍQUIDOS
CARACTERÍSTICAS: - SUS MOLÉCULAS SE MUEVEN LIBREMENTE - SUS MOLÉCULAS CAMBIAN FÁCILMENTE DE POSICIÓN. - LAS CAPAS SUPERIORES EJERCEN UNA FUERZA (PESO) SOBRE LAS INFERIORES CREANDO UNA PRESIÓN, EN EL FONDO, LAS PAREDES DE LOS RECIPIENTES QUE LOS CONTIENEN Y EN CUALQUIER PUNTO DEL INTERIOR
PRESIÓN EN LÍQUIDOS LOS LÍQUIDOS SON INCOMPRESIBLES PASCAL ( s. XVII ): DEMOSTRÓ QUE LA PRESIÓN EJERCIDA EN UN PUNTO DE UN LÍQUIDO, SE TRANSMITE POR IGUAL EN TODAS LAS DIRECCIONES
ESTA CARACTERÍSTICA SE UTILIZA EN: BASCULAS, FRENOS, GATOS HIDRÁULICOS, ETC.
LA PRENSA HIDRÁULICA
PRESIÓN EN EL INTERIOR DE UN LÍQUIDO
ACTÚA EN TODAS LAS DIRECCIONES
AUMENTA CON LA PROFUNDIDAD
LA PRESIÓN EN EL INTERIOR DE UN LIQUIDO
ES MAYOR CUANTO MAYOR ES LA DENSIDAD DEL LÍQUIDO
NO DEPENDE NI DE LA FORMA NI DE LA ANCHURA DEL RECIPIENTE
PRESIÓN HIDROSTÁTICA - ES LA PRESIÓN QUE EXPERIMENTA UN CUERPO EN EL INTERIOR DE UN LÍQUIDO - SE DEBE AL PESO DEL LÍQUIDO QUE ESTÁ SOBRE ÉL. - SU VALOR DEPENDE DE: • LA PROFUNDIDAD EN EL INTERIOR DEL LÍQUIDO • DE LA DENSIDAD DEL LÍQUIDO
CÁLCULO DE LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA
LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA A CIERTA PROFUNDIDAD BAJO LA SUPERFICIE LIBRE DE UN LÍQUIDO EN REPOSO ES IGUAL AL PRODUCTO DE LA DENSIDAD DEL LÍQUIDO POR LA ACELERACIÓN DE LA GRAVEDAD Y POR LA PROFUNDIDAD DEL PUNTO CONSIDERADO
P = d. g . h DENSIDAD
( en kg/m . S2 = Pascal )
GRAVEDAD
PROFUNDIDAD
en la Tierra
(kg/m3)
9,8 m/s2
(m)
PRESIÓN EN LOS GASES. LEY DE BOYLE - Los gases se pueden comprimir. - Existe una relación entre la presión aplicada a un gas y el volumen que ocupa.Cuando aumenta la presión disminuye el volumen del gas. - LEY DE BOYLE: Para una determinada masa gaseosa y a temperatura constante, el producto de la presión que soporta el gas por el volumen que ocupa es constante. Matemáticamente: p V1 = p2 V2 = constante
PRESIÓN ATMOSFÉRICA
ES LA PRESIÓN QUE EJERCE LA ATMÓSFERA SOBRE LA SUPERFICIE DE LA TIERRA
EFECTOS DE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA
EXPERIMENTO DE TORRICELLI (1643)
LA PRESIÓN EJERCIDA POR UNA COLUMNA DE MERCURIO DE 760 MM DE ALTURA SE DENOMINA PRESIÓN ATMOSFÉRICA NORMAL Y PARA MEDIRLA SE UTILIZA LA ATMÓSFERA (ATM), UNIDAD QUE EQUIVALE A 1,013 .105 PA.
VARIACIÓN DE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA DEPENDE DE LA ALTURA
A MEDIDA QUE ASCENDEMOS, HAY MENOS AIRE POR ENCIMA DE NOSOTROS, LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA ES MENOR
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
TODO CUERPO SUMERGIDO EN UN FLUIDO EXPERIMENTA UN EMPUJE VERTICAL HACIA ARRIBA IGUAL AL PESO DEL FLUIDO DESALOJADO.