Principios fundamentales de la estática
La estática es la rama de la mecánica clásica clási ca que analiza las cargas (fuerza, par / momento) momento ) y estudia el equilibrio de fuerzas en los sistemas físicos en equilibrio estático, es decir, en un estado en el que las posiciones relativas de los subsistemas no varían con el tiempo. La primera ley de Newton implica que la red de la fuerza y el par neto (también conocido como momento de fuerza) de cada organismo en el sistema es igual a cero. De esta limitación pueden derivarse cantidades como la carga o la presión. La red de fuerzas de igual a cero se conoce como la primera condición de equilibrio, y el par neto igual a cero se conoce como la segunda condición de equilibrio. Se dice que un sistema material está en equilibrio cuando todas sus partículas se encuentran en reposo, y permanecen en el mismo estado de reposo.
Para que se verifique el equilibrio equilibr io y éste sea estable han de darse una serie de condiciones, cuyo análisis constituye el objeto de la estática. Ésta permitirá analizar diversos tipos de problemas: 1. 2.
3.
Para un sistema sometido a un conjunto de fuerzas dadas, establecer la existencia de una o más posibles configuraciones de equilibrio y determinar éstas. Analizar la estabilidad estabilidad de las posiciones posiciones de equilibrio. El concepto de estabilidad estabilidad consiste en garantizar si ante pequeñas perturbaciones respecto de la posición de equilibrio se mantiene el movimiento próximo a dicha configuración, o si por el contrario se aleja indefinidamente de la misma. Para un sistema en una configuración geométrica determinada, determinar las acciones necesarias (tanto en lo que respecta a fuerzas activas como a reacciones) para el equilibrio y su estabilidad.
Los principios de la estática son el principio del paralelogramo, el del equilibrio, de la transmisibilidad y de acción y reacción. La explicación de cada uno de los principios la voy a dar a continuación: Principio del paralelogramo: dos fuerzas que actúan sobre el mismo punto en un cuerpo rígido realizan la misma acción que una fuerza resultante, que actúa sobre el mismo punto y se determina formando un paralelogramo con los vectores de las fuerzas como lados. Principio del equilibrio: para que un cuerpo rígido se encuentre en equilibrio es condición necesaria y suficiente que la resultante sea nula. Para que la resultante lo sea todas las componentes de la misma deben ser 0. Principio de la transmisibilidad: este principio indica que una fuerza que actúa sobre un cuerpo rígido es equivalente a otra del mismo módulo que actúa sobre otro punto del cuerpo rígido sobre la misma recta de acción. Principio de acción y reacción: toda acción implica la existencia de una reacción. Esta reacción tiene la misma intensidad, pero sentido contrario. [1] Estática, Universidad Politécnica de Madrid. http://w3.mecanica.upm.es/~goico/mecanica/libro/cap13.pdf
[2] Estática, Instituto Tecnológico de Piedras negras. http://itpn.mx/recursosisc/3semestre/fisicageneral/Unidad%20I.pdf
Momento de una fuerza
En mecánica newtoniana, se denomina momento de fuerza, torque, torca, o par (o sencillamente momento) [respecto a un punto fijado O] a la magnitud que viene dada por el producto vectorial del vector director (también llamado radio vector) por la fuerza. Si se denomina F a una fuerza, aplicada en un punto O Se define torque de una fuerza F respecto de un punto O como el producto vectorial.
El torque es una magnitud vectorial, si θ es el ángulo entre r y F, su valor numérico, por definición del producto vectorial, es: τo = r F sen θ Por convención se considera el torque
positivo (negativo) si la rotación que produciría la fuerza es en sentido antihorario (horario); esto se ilustra en la figura. La unidad de medida del torque en el SI es el Nm (igual que para trabajo, pero no se llama joule).
[1] Marion, Jerry B. (1996). Dinámica clásica de las partículas y sistemas. Barcelona: Ed. Reverté. [2] Hibbeler,R.C. (2010). Ingeniería Mecánica-Estática. Pearson Education.
[3] Universidad de Almería. Estática https://w3.ual.es/~mnavarro/TEMA4Estatica.pdf
Reacciones y apoyos Reacciones en los Soportes (Puntos de Apoyo) y en las Conexiones de una Estructura.
Los apoyos de vigas, son los elementos que le proporcionan la estabilidad a la viga y por lo general, se encuentran en los extremos o cerca de ellos. Las fuerzas en los apoyos que se generan son productos de las cargas aplicadas y se llaman reacciones y equilibran las cargas aplicadas. Analíticamente estas reacciones representan las incógnitas de un problema matemático. Las reacciones se pueden dividir en tres grupos que corresponden al tipo de apoyo que se está empleando: Reacciones equivalentes a una fuerza cuya línea de acción es conocida. Reacciones equivalentes a una fuerza de magnitud y dirección desconocidas. Reacciones equivalentes a una fuerza y un par.
Reacciones Equivalentes a una Fuerza Cuya Línea de Acción es Conocida.
Los apoyos y conexiones que originan reacciones de este tipo incluyen: rodillos, balancines, superficies sin fricción, eslabones, cables cortos, collarines sobre barras sin fricción y pernos sin fricción en ranuras lisas. Cada uno de estos apoyos y conexiones pueden impedir movimiento sólo en una dirección.
Reacciones Equivalentes a una Fuerza de Magnitud y Dirección Desconocidas.
Los apoyos y conexiones que originan reacciones de este tipo incluyen: pernos sin fricción en orificios ajustados, articulaciones, bisagras y superficies rugosas. Estos pueden impedir la traslación del cuerpo rígido en todas las direcciones pero no pueden impedir la rotación del mismo con respecto a la conexión. En el caso de una superficie rugosa, la componente perpendicular a la superficie debe dirigirse alejándose de ésta.
Reacciones Equivalentes a una Fuerza y un Par
Estas reacciones se originan por apoyos fijos, los cuales se oponen a cualquier movimiento del cuerpo libre y, por lo tanto, lo restringen completamente. Los soportes fijos producen fuerzas sobre toda la superficie de contacto, sin embargo, estas fuerzas forman un sistema que se puede reducir a una fuerza y un par.
Garben, C (2011) Equilibrio de Cuerpos Rígidos htt p://mecanicaunefa.blogspot.mx/2011/06/unidad-3-equilibrio-de-cuerpos-rigidos.html
Apoyos y reacciones de un cuerpo rígido https://www.fisicapractica.com/apoyos-yreacciones.php
