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Iniciación a la física

Autor: Manel Aljama Garcia
Curso:
9,47/10 (15 opiniones) |48159 alumnos|Fecha publicación: 22/03/2005
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Capítulo 2:

 El equilibrio.

Idea General

Cuando sobre un cuerpo actúa más de una fuerza, forman un sistema que se resuelve hallando la fuerza resultante. Cuando dos fuerzas que actúan  sobre un cuerpo poseen la misma dirección e intensidad pero el sentido contrario, producen equilibrio. Un caso especial es el par de fuerzas que  produce rotación.  

Sistema de fuerzas

Es muy raro que se sobre un cuerpo actúe una sola fuerza.  Se conoce como sistema de fuerzas al conjunto de varias de ellas que actúan sobre un cuerpo y pueden ser sustiuidas por otras.  En todo sistema se llaman componentes las distintas fuerzas que actúan sobre el cuerpo y resultante, la fuerza que equivale a las anteriores.

Equilibrio de fuerzas

·      Son fuerzas opuestas las que tienen la misma intensidad y dirección pero son de sentido contrario. Cuando 2 fuerzas opuestas actúan sobre un mismo cuerpo producen un equilibrio. El equilibrio se manifiesta porque el cuerpo no se mueve, presentándose un reposo aparente, diferente del reposo absoluto (cuando no actúa ninguna fuerza). 

·      El reposo absoluto no existe pues sabemos que sobre todos los cuerpos actúa por lo menos la fuerza de la gravedad. Prescindiendo de la gravedad, diremos que un cuerpo está en reposo si no actúa sobre él ninguna otra fuerza y que está en equilibrio si actúan sobre el fuerzas opuestas.

Resolución de sistemas de fuerzas

·       Fuerzas de misma dirección y sentido

      La resultante tiene misma dirección y sentido que los componentes y su intensidad es igual a la suma de la intensidad de los componentes.

REl equilibrio.

·       Fuerzas de misma dirección y sentido contrario

       La resultante tendrá la misma dirección que sus componentes , su sentido el de la mayor y su intensidad es igual a la diferencia entre sus componentes

El equilibrio. El equilibrio.

REl equilibrio.

·       Fuerzas de misma dirección y sentido contrario

       La resultante tendrá la misma dirección que sus componentes , su sentido el de la mayor y su intensidad es igual a la diferencia entre sus componentes

El equilibrio. 

·       Par de Fuerzas

      Es un caso particular del sistema anterior y está formado por dos fuerzas paralelas  de la misma intensidad y sentido contrario. Aplicando la solución anteior la resultante es 0. Se aplica al centro del segmento  que une los puntos  de aplicación de sus componentes. Esto produce un movimiento de rotación alrededor del centro del segmento que une los puntos de aplicación de los componentes.  El sentido del giro es el mismo que el de los componentes.

·       Fuerzas angulares o concurrentes

      Son los sistemas con fuerzas de distinta dirección. En este caso hay que trasladarlas para que tengan el mismo punto de aplicación.  Esto se hace construyendo el paralelogramo de fuerzas: dadas dos fuerzas A y B, construiremos una paralela a A en el extremo B y una paralela a B en el extremo A.

El equilibrio.  

  En caso de que haya más de 2 fuerzas se irán construyendo paralelogramos entre 2 de ellas. Después se vuelve a hacer otro paralelogramo entre la resultante y una tercera hasta tener la resultante definitiva.

·       Descomposición de Fuerzas

      Consiste en dada una resultante hallar sus componentes. Se resuelve haciendo que la fuerza  dada sea la diagonal de un paralelogramo. Sus componentes  son dos de los lados contiguos que concurren en el mismo punto que la fuerza propuesta.

      Si previamente no se fija una de las componentes el problema tiene infinitas soluciones. Pero si se conoce la dirección de las dos componentes o bien la dirección e intensidad de una de ellas, se tiene una sola solución. En la vida ordinaria se plantean problemas de este tipo: cuerpo que se desliza en un plano inclinado, la hélice de un barco, etc.

 El equilibrio.

Bases fundamentales de la mecánica: Leyes de Newton

La obra de Newton sigue siendo la base de la Mecánica clásica. La ciencia física se apoya en el concepto fundamental  de fuerza que sigue definiéndose con los mismos términos que Newton empleó en los llamados axiomas o Leyes del Movimiento.  Estas leyes aparecieron por primera vez en su obra fundamental titulada Philosophiae Naturalis Principia Matemathica, publicada en 1687. Las leyes del movimiento de Newton, base de toda la Dinámica o ciencia del Movimiento y de las fuerzas son las siguientes:

1.       Todo Cuerpo material persiste en su estado de reposo o de movimiento uniforme y rectilíneo si no actúa sobre él  ninguna fuerza.

2.       Al aplicar una fuerza, el cambio de movimiento que se produce es proporcional a la fuerza motriz y sigue la línea recta según la cual ha sido aplicada dicha fuerza.

3.       Siempre que haya interacción entre dos objetos cualquiera, el primer objeto ejercerá una acción sobre el segundo, y éste una reacción sobre el primero.  Estas fuerzas serán iguales y de sentido contrario.

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