Docsity
Docsity

Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes

Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity


Consigue puntos base para descargar
Consigue puntos base para descargar

Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium


Orientación Universidad
Orientación Universidad


Estática del sólido rígido, Apuntes de Física

Asignatura: Física I, Profesor: Juan Mantero, Carrera: Fundamentos de Arquitectura, Universidad: US

Tipo: Apuntes

2012/2013

Subido el 19/07/2013

sooner
sooner 🇪🇸

3.8

(11)

10 documentos

1 / 10

Toggle sidebar

Esta página no es visible en la vista previa

¡No te pierdas las partes importantes!

bg1
Fundamentos físicos de las estructuras
Tema 3: Estática del sólido rígido 1
Tema 3.
ESTÁTICA DEL SÓLIDO RÍGIDO.
a) Equilibrio en tres dimensiones
Equilibrio de un sólido rígido libre en el espacio.
Diagrama del sólido libre.
Vínculos del sólido rígido. Fuerzas vinculares.
Condiciones de equilibrio del sólido rígido vinculado.
b) Equilibrio en dos dimensiones
Equilibrio de un sólido rígido libre en el plano.
Diagrama del sólido libre.
Vínculos del sólido rígido. Fuerzas vinculares.
Condiciones de equilibrio del sólido rígido vinculado.
Reacciones estáticamente indeterminadas.
Equilibrio de un sólido rígido sometido a dos y tres
fuerzas.
Equilibrio de un sólido rígido
libre en el espacio.
La condición necesaria y suficiente para el equilibrio estático de un
cuerpo rígido es que la fuerza resultante y el momento resultante de
las fuerzas externas constituyan un sistema nulo:
(
)
=
×== 00 FrMF
O
r
r
r
r
=
=
=
=
=
=
000
0
0
0
zyx
zyx
MMM
Al expresar cada fuerza y momento en sus componentes
rectangulares, obtenemos de las dos ecuaciones vectoriales anteriores,
6 ecuaciones escalares, que expresan también las condiciones de
equilibrio estático:
Las fuerzas y momentos externos sobre un cuerpo o sólido rígido
en equilibrio están compensados, de modo que no provoquen
ningún movimiento, ni de traslación ni de rotación, al mismo.
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa

Vista previa parcial del texto

¡Descarga Estática del sólido rígido y más Apuntes en PDF de Física solo en Docsity!

Tema 3.

ESTÁTICA DEL SÓLIDO RÍGIDO.

a) Equilibrio en tres dimensiones

Equilibrio de un sólido rígido libre en el espacio.

Diagrama del sólido libre.

Vínculos del sólido rígido. Fuerzas vinculares.

Condiciones de equilibrio del sólido rígido vinculado.

b) Equilibrio en dos dimensiones

Equilibrio de un sólido rígido libre en el plano.

Diagrama del sólido libre.

Vínculos del sólido rígido. Fuerzas vinculares.

Condiciones de equilibrio del sólido rígido vinculado.

Reacciones estáticamente indeterminadas.

Equilibrio de un sólido rígido sometido a dos y tres

fuerzas.

Equilibrio de un sólido rígido

libre en el espacio.

  • La condición necesaria y suficiente para el equilibrio estático de un cuerpo rígido es que la fuerza resultante y el momento resultante de las fuerzas externas constituyan un sistema nulo:

F^ =^0 ∑ MO =∑ ( r^ × F )=^0

r r r r

x y z

x y z M M M

F F F
  • Al expresar cada fuerza y momento en sus componentes rectangulares, obtenemos de las dos ecuaciones vectoriales anteriores, 6 ecuaciones escalares, que expresan también las condiciones de equilibrio estático:
  • Las fuerzas y momentos externos sobre un cuerpo o sólido rígido en equilibrio están compensados, de modo que no provoquen ningún movimiento, ni de traslación ni de rotación, al mismo.

Diagrama del sólido libre

Para analizar el equilibrio de un sólido libre es necesario identificar todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo y sus rectas soporte, a lo que ayuda un “diagrama de sólido libre”.

  • En un croquis del cuerpo, se “desconecta” el sólido del suelo y de los demás cuerpos (principio de liberación)
  • Se incluyen las dimensiones o cotas necesarias para calcular los momentos de las fuerzas.
  • Se indican los puntos de aplicación, dirección de las fuerzas desconocidas asumiendo un sentido arbitrario o esperable. Esas incógnitas suelen ser las reacciones con las que el suelo y demás cuerpos se oponen al posible movimiento del cuerpo en estudio.
  • Se indican los puntos de aplicación, módulo, dirección y sentido de las fuerzas externas, incluyendo el peso del cuerpo.

Vínculos del sólido rígido.

Fuerzas vinculares. (I)

Bola Superficie lisa

Superficie rugosa

Fuerza de línea de acción conocida (1 incógnita)

Cable Biela

Fuerza de línea de acción conocida (1 incógnita)

Rodillo sobre superficie rugosa

APOYO SIMPLE

APOYO MÓVIL

Bola y zócalo (RÓTULA)

Rueda sobre riel 2 componentes de una fuerza

3 componentes de una fuerza

ARTICULACIÓN

B3.

Problema 4.

  1. Una pluma de 3 m está sometida a la fuerza de 4.2 kN indicada. Hallar la tensión de cada cable y la reacción de la rótula A.

Equilibrio de un sólido rígido libre

en el plano.

  • Para todas las fuerzas y momentos que actúan sobre una estructura bidimensional en el plano OXY: Fz = 0 Mx = My = 0 Mz = M O
  • Las ecuaciones de equilibrio se reducen a: ∑ Fx =^0 ∑ Fy =^0 ∑ MA =^0 donde A es cualquier punto en el plano de la estructura..
  • Las 3 ecuaciones pueden resolverse para no más de 3 incógnitas.
  • Esas 3 ecuaciones no pueden incrementarse con ecuaciones adicionales, pero pueden elegirse otras 3 diferentes (linealmente independientes), p.e.: ∑ Fx =^0 ∑ MA =^0 ∑ MB =^0

Vínculos del sólido rígido.

Fuerzas vinculares. (2D)(I)

  • Reacciones equivalentes a una fuerza con recta soporte conocida: 1 única incógnita de reacción.

Rodillos Balancín Superficielisa

APOYO SIMPLE/MÓVIL

Cable

Pasador en ranura lisa

Biela

Corredera o cursor

Fuerza de dirección conocida

  • 2 incógnitas de reacción: módulo y dirección de una fuerza.
  • 3 incógnitas de reacción: fuerza y par (módulo y dirección de la fuerza y el momento del par, o bien las 2 componentes de la fuerza y el par)

ARTICULACIÓN O RÓTULA

EMPOTRAMIENTO

Superficie rugosa

Vínculos del sólido rígido.

Fuerzas vinculares. (2D)(II)

Fuerza de dirección desconocida

Fuerza y par

SOLUCIÓN:
  • Creo un D.S.L. para la grúa
  • Determino B resolviendo la ecuación para la suma de momentos de todas las fuerzas respecto a A. Nótese que no habrá contribución de las reacciones desconocidas en A.
  • Determino las reacciones en A resolviendo las ecuaciones para la suma de todas las componentes horizontales y verticales de fuerza.
  • Compruebo los valores obtenidos para las reacciones, verificando que la suma de momentos respecto a B de todas las fuerzas es cero.

Problema tipo 4.

Grúa masa 1000 kg Centro de gravedad en G. Determine las componentes de las reacciones en A (articulación) y B (apoyo).

  • Creo el diagrama de cuerpo libre para la grúa - Compruebo los valores obtenidos - Determino B resolviendo la ecuación para la suma de momentos de todas las fuerzas respecto a A.

23. 5 kN ( 6 m) 0

0 : 1. 5 m 9. 81 kN 2 m − =

∑ M A = + B −

B =+ 107. 1 kN

  • Determino las reacciones en A resolviendo las ecuaciones para la suma de todas las componentes horizontales y verticales de fuerza.

F (^) x = 0 : Ax + B = 0 Ax =− 107. 1 kN

Fy =^0 : Ay −^9.^81 kN−^23.^5 kN=^0 Ay =+ 33. 3 kN

Problema tipo 4.

Problema tipo 4.

Vagoneta en reposo sujeta por cable.

Masa total 2500 kg, c.d.g. en G.

Determine la tensión en el cable y la reacción en cada par de ruedas.

Problema tipo 4.

Armazón que soporta parte del tejado de un edificio. Tensión en el cable 150 kN. Determine la reacción en el empotramiento E.

Problema tipo 4.

Un hombre levanta una vigueta de 10 kg y 4 m de longitud, tirando de una cuerda.

Hallar la tensión T de la cuerda y la reacción en A.