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Una introducción a los conceptos fundamentales de la estática, incluyendo los tipos de fuerzas, las condiciones de equilibrio, el centro de gravedad y la estabilidad. Se incluyen ejemplos prácticos y ejercicios para comprender mejor los principios de la estática.
Tipo: Ejercicios
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Repaso de principios básicos Tipos de fuerza La fuerza ______________ es una fuerza de atracción entre masas. Obedece a la ley de la_____________________________________ que descubrió Newton. Según esta ley la magnitud de la fuerza es_______________________ proporcional al producto de las masas e _____________________ proporcional al cuadrado de la _______________ que las separa. El ___________ es la fuerza con que la Tierra atrae a los objetos cercanos a su superficie, y su magnitud es igual al producto de la ____________ por la aceleración de la _______________. Las fuerzas_______________ son fuerzas distintas de la gravitatoria y debidas no a la masa sino a una propiedad llamada _________________, que no la posen todos los cuerpos, sino sólo algunos, como el___________, el___________, la ____________, etc., al ser frotados con un pedazo de tela, piel de conejo, etc. Entre las partículas elementales sólo tienen carga eléctrica el protón y el electrón. La carga eléctrica se clasifica en _____________ y ___________. Según la ley de atracciones y repulsiones eléctricas, cargas iguales se _____________ y cargas opuestas se _____________. La llamada fuerza_____________ se manifiesta entre cargas en reposo y después aparece la fuerza_____________ cuando las cargas están en movimiento, y es causante de las interacciones entre imanes y cuerpos imantados. La ____________ es una fuerza que se opone al movimiento entre dos superficies y es paralela a ellas. La que aparece por el movimiento relativo entre dos superficies se llama fricción____________ y la que aparece cuando uno de los objetos está a punto de moverse se llama fricción ________________. Condiciones de equilibrio La parte de la Mecánica que estudia el equilibrio de los cuerpos se llama _________________. La primera condición de equilibrio establece que para que un cuerpo esté en equilibrio de traslación es necesario que la suma de todas las_______________ sea ___________. La segunda condición de equilibrio establece que para que un cuerpo esté en equilibrio de rotación la suma de todas las ____________ que obran sobre él sea ___________. Centro de gravedad y centro de masa
El ____________________________ es el punto donde se concentra la masa de un objeto, o bien el promedio la ubicación de las partículas que constituyen un objeto. A veces se le llama el centro de gravedad porque también puede considerarse que en ese punto se concentra el _______________. Estabilidad del equilibrio Se dice que un cuerpo está en equilibrio _____________ cuando al separarlo ligeramente de su posición de equilibrio vuelve a recuperarla; en equlibrio______________ cuando no la recupera sino que sigue cayendo , y en equilibrio___________ cuando está colocado de tal modo que no se puede separar nunca de su posición de equilibrio. Para que un objeto no se vuelque, su centro de gravedad debe caer sobre su base. Si esta fuera de la base, volcará. Actividades
1. Enfoque cualitativo Material y equipo 2 tenedores Palillos Un vaso de vidrio alto 1 lata de refresco Cartón en forma de L Procedimiento 1. Entralaza los tenedores como se indica en la imagen. Atora entre sus dientes un palillo y equilíbralos en al borde del vaso. ¿Dónde queda el centro de gravedad del sistema?
en las dos escalas sean idénticas. Cuando se hace esto, el alumno observa dónde la línea media de la tabla cruza su cuerpo. La física del experimento Cuando las lecturas son iguales, la fuerza en cada báscula es la misma. Esto significa que el centro de masa de la persona está a la mitad entre ellas, es decir, donde está la línea media de la tabla. Esto suele ser alrededor de la altura de la cadera para las mujeres y un poco más arriba para los hombres. También es interesante experimentar curvando el cuerpo de modo que el centro de masa esté sobre la tabla, pero no dentro del cuerpo. Tendrán que acostarse de lado para hacer esto. Esto es lo que hacen los saltadores de altura para enviar su centro de masa debajo de la barra mientras el cuerpo sube por encima.
Este mini proyecto tiene como objetivo estudiar una estructura estática, además de investigar temas asociados como diseño y cómo se manifiestan y distribuyen las fuerzas. Se aplicará carga de modo que se medirá la resistencia del puente en equilibrio. El espagueti exhibe características de resistencia similares a las del acero (a escala evidentemente). El objetivo de esta tarea es investigar y aplicar el conocimiento con respecto a la estructura, el diseño y las fuerzas para construir un puente de carga con materiales simples. Problema: Usted ha sido contratado por la compañía "Bridges R Us" para construir un puente con un tramo de al menos 40 cm, que soportará una carga máxima.
Evaluación de la maqueta del puente
1. CUMPLIMIENTO DE REQUISITOS BÁSICOS PUNTOS CONCEPTO 1 Puente hecho de espagueti y engrudo 1 Largo de 50 cm 1 Ancho de 6 cm mínimo 1 Peso máximo de 1 kg 1 Se equilibra independientemente 2. APARIENCIA Puntos Criterio 4 Estructura equilibrada con poca evidencia del uso de pegamento, apegada al plano
3 Estructura equilibrada y algo de evidencia de pegamento, difiere un poco del plano 2 Estructura algo equilibrada y evidencia de uso de pegamento, sin plano 1 Estructura sin equilibrio y pegado muy desordenado, ausencia de plano.
3. CREATIVIDAD PUNTOS CRITERIO 4 Diseño excelente 3 Diseño bueno 2 Diseño adecuado 1 Diseño básico 4. SOPORTE DE CARGA PUNTOS CRITERIO 4 Soporta 3 kg 3 Soporta 2 kg 2 Soporta 1 kg 1 No soporta 1 kg 5. PREGUNTAS EN EQUIPO a) ¿Por qué escogieron este tipo de puente? b) Expliquen cómo construyeron el puente c) Usen los términos compresión y tensión para explicar la resistencia del puente. d) ¿Cómo ayudó el diseño del puente a soportar la carga?
Aplica el método descrito en el párrafo anterior para construir diagramas de cuerpo libre de las diversas situaciones que se describen a continuación.
Cuando las fuerzas son concurrentes y están en equilibrio, conviene aplicar métodos analíticos. Cuando sólo actúan tres fuerzas, estas forman un triángulo, de modo que con trigonometría sencilla se puede resolver.