SESIÓN DESARROLLADA DEL APRENDIZAJE

I.- TEMA:: ESTÁTICA

II.-CONTENIDOS BÁSICOS:

1. Estática.- Concepto

2. La Fuerza.- Propiedades, Unidad Medición

3. Naturaleza de las fuerzas

4. Leyes de Newton

5. Fuerzas usadas en estática.

6. Diagrama de Cuerpo Libre DCL

7. Condiciones de equilibrio.

8.- Centro de gravedad

3.- De un prisma o de un cilindro recto, se halla en la mitad de la recta que une los centros de gravedad.- de un tetraedro o de un cono se encuentra a ¼ de su altura sobre la base

III.- OBJETIVOS.-
1. Analizan y calculan los efectos de las fuerzas sobre los cuerpos

Iv.- motivación. Los alumnos mediante un dinamómetro miden la intensidad de la fuerza cualquiera. Luego realizan los diagramas del cuerpo libre de diferentes sistemas de fuerzas, indicando las fuerzas internas y tipos de apoyo. Infieren las Leyes de Newton

V.- ADQUISICIÓN Y RETENCIÓN

1.- ESTÁTICA.- Es la parte de la mecánica que estudia a las fuerzas, los cuerpos en equilibrio y al centro de gravedad.

ESTÁTICA

LA FUERZA.- Es la interacción que se manifiesta entre dos cuerpos. Pueden ser en contacto directo (acción y reacción) o a distancia,(gravedad o magnetismo) que causan la deformación de un cuerpo o cambio de posición.

Ejemplos.

a).- Levantar.

b).- jalar

c).- comprimir

d).- empujar

e).- presionar

f).- atracción

g).- Repulsión

PROPIEDADES DE LA FUERZA.- Tiene la propiedad de una magnitud vectorial que tiene origen, dirección, sentido, modulo y se representa mediante flechas o vectores. Las fuerzas son vectores y por lo tanto se opera con ellas como cualquier vector. Ya lo hemos tratado en el tema de los vectores y sus operaciones

UNIDAD DE LA FUERZA.-Según el Sistema Internacional de unidades (SI) la unidad de la fuerza es el Newton (N), kilogramo fuerza (kg) o dina (din).

y su dimensión es MLT^-2

Otras unidades que se emplean para la medición de las fuerzas son:

Kg-f = Kilogramo fuerza
g-f = Gramo fuerza
lb-f= libra fuerza

MEDICIÓN DE FUERZAS.- Las fuerzas en física se miden mediante un instrumento llamado dinamómetro

El Dinamómetro.- Es un instrumento que se utiliza para medir las fuerzas, es un simple muelle o resorte

que mide con una escala graduada, en el cual se

lee el valor determinado en el alargamiento

que sufre el muelle.

5,.- NATURALEZA DE LAS FUERZAS.- Las fuerzas que gobiernan el Universo se agrupan en 4 tipos de fuerzas

a.- Fuerza gravitacional (gravedad y peso)

CLASES b.- Fuerza Eléctrica

c.-Fuerza magnéticas

d.- Fuerzas nucleares( débil y fuerte)

a.- Fuerza Gravitacional.-Es la fuerza de atracción de los cuerpos debido a su masa. Un cuerpo mayor atrae a un cuerpo menor. Esta fuerza es muy débil y para sentir sus efectos es necesario que uno de los cuerpos tenga una masa muy grande.

Ejemplos : “El sol atrae a los planetas”

“La tierra atrae a la luna debido a su fuerza gravitacional”

b).- Fuerza electromagnéticas.-

a).- Fuerza Eléctrica.- Es la fuerza de atracción o repulsión entre dos cuerpos debido a que ambos poseen cargas eléctricas. Una carga eléctrica (+) o (-) los polos opuesto se atraen y los polos iguales se repelen.

b).- Fuerza Magnética.- Es una de las fuerzas adicional a la fuerza eléctrica, cuando las cargas eléctricas están en movimiento. Ej. Los imanes con polo (+)

c).- Fuerzas nucleares.- Son fuerzas que aparecen cuando la distancia entre los cuerpos es menor que 10^{-15 m. y
desaparecen cuando esta distancia aumenta. Son fuerzas de corto rango. Estas
fuerzas explican el porque de las partículas de un núcleo de un átomo se
mantienen unidas}

- fuerza nuclear fuerte.- Este tiene lugar entre partículas elementales llamadas hadrones (protones y neutrones) que constituyen los núcleos atómicos Mantiene unidos a los núcleos. Es de corto alcance. Ejemplo: la explosión nuclear

- Fuerza nuclear débil.- Es la responsable de la desintegración de algunas partículas fundamentales, por ejemplo la desintegración el partícula beta. Se produce entre hadrones, protones, electrones y neutrones.

6.-LEYES DE NEWTON. Isaac Newton, físico matemático inglés, uno de los más brillantes de la historia, antes de cumplir 30 años formulo las leyes de la mecánica en el año de 1672:

1ra Ley .- “Ley de la Inercia”.- “Todo cuerpo continua en su estado de REPOSO o de movimiento a velocidad constante en línea recta mientras que sobre el cuerpo no actué ninguna fuerza resultante externa que lo obliguen a cambiar de velocidad”

inercia.- Es la tendencia que tienen los cuerpos de mantener su estado de reposo o de movimiento a velocidad constante.

Interpretación de la ley de la inercia

· Ejemplo 1.- Cuando el bus arranca, sentimos que somos movidos hacia atrás. Esto se debe a que por inercia los cuerpos tienden a mantener su estado de reposo.

2da Ley.- “Ley de la aceleración”.- “Todo cuerpo material sometido a la acción de una fuerza resultante diferente de cero adquiere una aceleración en la misma dirección y sentido de las fuerzas resultantes

Esto se sintetiza en la siguiente formula:

Aceleración = Fuerza resultante = a = F

Masa m

3ra Ley “Acción y reacción.- “Cuando dos cuerpos A y B interactúan, la acción de A se opone una reacción B en la misma dirección con el mismo valor, pero de sentido contrario”

7.- FUERZAS USADAS EN ESTATICA.-

1).- Fuerza (F)
2).- Peso (W)

3).- Tensión (T)

FUERZAS 4).- Comprensión (C)

EN ESTATICA 5).- Normal (N)

6).- Elástica (Fe)

a).- Fuerza (F).- Es la acción que se ejerce sobre un cuerpo para modificar su estado

b).- Peso (W).- Es una fuerza de origen gravitacional y se genera por la interacción entre la tierra y los cuerpos. Es la fuerza con que la tierra atrae a los cuerpos.

w= peso del cuerpo

m = masa del cuerpo

g = gravedad (aceleración de la gravedad (9.8 m/s²)

v Es siempre vertical y apunta hacia a bajo y se ubica en el C G (Centro de gravedad ( centro de la tierra)

c.-Tensión (T).- Es fuerza de origen electromagnética se manifiesta cuando un cuerpo esta ligado a un hilo o cuerda y se trata de estirarla. Esta fuerza se opone al alejamiento del cuerpo ligado del punto de suspensión del hijo o cuerda.

Nota.- Al hacer un corte imaginario en C aparecen las tensiones internas ( -T y +T)

b).- Para contrarrestar esta separación molecular aparecen una fuerza de restitución llamada tensión (T) la cual se opone a la fuerza exterior (F)

d).-Comprensión.- Es la fuerza que aparece en el interior de un cuerpo rígido (viga, barra) motivado por fuerzas externas que tratan de comprimirlo. Ejemplo La barra de tiza sometido a fuerzas de comprensión (T+ y –T)

Al hacer un corte imaginario en C, aparecen las fuerzas internas (-T y +T)

d.- Fuerza Normal (N).- Es una fuerza de origen electromagnética en una superficie lisa, esta impide al cuerpo desplazarse en la dirección en la perpendicular común a las superficies de los cuerpos en contacto. La normal se grafica en la dirección opuesta a la dirección en que la superficie impide su desplazamiento

e).- Fuerza elástica(Fe).- Es una fuerza de origen electromagnética. Es una fuerza interna que se manifiestan cuando se deforman cuerpos elásticos como resortes o ligas

Se grafica en dirección del resorte o cuero elástico. Se opone a la acción realzada sobre el cuerpo elástico.

Nota.- Robert Hooke fue el primero en establecer esta relación mediante su invento resorte compensador para un reloj.

La ley de Hooke se escribe como

Es proporcional a la fuerza exterior que provoca la deformación.

F. externa = F externa

Donde:

Fe = Fuerza elástica

K = Constante de rigidez (depende del tipo de material)

X = elongación

SISTEMA DE FUERZAS.- Se denomina así a un conjunto de fuerzas aplicadas a un mismo cuerpo (componentes de un sistema). Puede sen fuerzas concurrentes o fuerzas paralelas.

CARACTERISTICAS DE UN SISTEMA DE FUERZAS.- Para efectuar un análisis correcto de un sistema de fuerzas debemos considerar tres aspectos fundamentales

a).- fuerzas internas (tensión y comprensión)

b).-Tipos de apoyo (fijo, móvil y conexiones)

c).- Diagrama del cuerpo Libre (DCL)

DIAGRAMA DEL CUERPO LIBRE (d.c.l).-

CONCEPTO-.-Se denomina así a la representación grafica de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo para la cual se aísla al campo del todo el sistema, luego las fuerzas se representan según su tipo por flechas con orientación y sentido determinados.

Hacer el DCL es representar gráficamente las fuerzas que actúan sobre el.

PASOS:.

a).- Se halla el cuerpo de todo el sistema

b).- Se representa el peso del cuerpo de todo el sistema mediante el vector, dirigido siempre hacia el centro de la tierra.

c).- Si existen superficies en contacto se representa a la reacción mediante un vector perpendicular a dicha superficie y empujando siempre al cuerpo.

d).- Si hubieran cuerdas y cables se representa a la Tensión mediante un vector que esta siempre jalando al cuerpo, previo corte imaginario.

e).- Si existen barras comprimidas, se representa la comprensión mediante un vector que siempre esta empujando al cuerpo. Previo corte imaginario.

Solución. Por la primera ley de Newton:

Fx = T₂ cos 30º - T₁ sen 30º = 0 ……(1)

Fy = T₂ cos 30º - W = 0 …..(2)

De la ecuación (1)

T₁ = T₂

Reemplazamos este resultado en la ecuación (2)

T₁Sen 30ª = 0.5 .

T₂ = W

T₁ = T₂ = W

2.- EL EQUILIBRIO

CONCEPTO.-Un cuerpos cualesquiera se encuentra en equilibrio cuando carece de todo tipo de aceleración(a=0) es decir cuando se encuentra en reposo o en MRU (Movimiento rectilíneo uniforme)

TIPOS DE EQUILIBRIO.- Existen dos:

a).- Equilibrio estático.- Cuando un cuerpo se encuentra en reposo es decir carece de velocidad y aceleración (v=0) y (a=0)

CONDICIONES DE EQUILIBRIO

a).- Primera condición de equilibrio.- “Si un cuerpo se encuentra en equilibrio entonces las fuerzas resultantes que actúan sobre él es igual a cero”

Si sobre un cuerpo en equilibrio (m) actúan cuatro fuerzas estas deben ser concurrentes, coplanares o paralelas cuando la resultante de todas la fuerzas sea igual a cero.

∑F = 0

F1 f2

CENTRO DE GRAVEDAD.-

Concepto.- Es el punto de aplicación del peso de un cuerpo. Al centro de la gravedad se le llama también baricentro o centro de masa.

Cuando un cuerpo tiene forma geométrica regular generalmente coincide el centro de gravedad con su centro geométrico.

PRINCIPALES CENTROS DE GRAVEDAD

1.- de una recta se encuentra en el punto Medio

2.- De una circunferencia, de un círculo o de una esfera o de un polígono regular se encuentra al centro.

CUESTIONARIO

1) ¿Que estudia la estática?

2) ¿Que entiendes por fuerza?

3) ¿Cuales son las propiedades de la fuerza

4) ¿Que entiendes por fuerzas concurrentes?

5) ¿Que es el equilibrio??

6) Cuando se dice que un cuerpo esta en equilibrio

7) ¿Cuantas clases de equilibrio conoces?. ¿Cuáles son?

8) ¿A que se llama equilibrio estático?

9) ¿A que se llama equilibrio dinámico?

10) En que se basa la ley de Hooke

11) ¿Que es el principio de inercia?

12) ¿Como se explica el principio de aceleración?

13) ¿Cual es el principio de acción y reacción?

14) Todo cuerpo tiene un lugar donde se concentra todo su peso y este se llama

Punto de inercia
Centro de gravedad
Punto de equilibrio
Punto G
Punto de suspensión

12.- De la cinta del video de la vida de Isaac Newton realizar un resumen así como la lista de leyes o principios que el promulgó hacerlo en no menos de una pagina.

*Grados*	30º	37ª	45º	53ª	60º
	= 0.5	3/5 = 0.6	0.7	4/5 = 0.8	0.86
	0.86	4/5 = 0.8	0.7	3/5 = 0.6	= 0.5