FUERZA: APLICACIONES

Jaime Mayhuay Castro

UNIDAD 06

DEFINICIÓN.

• FUERZAS Es todo agente capaz de modificar el estado de reposo o movimiento de un cuerpo y también produce deformaciones sobre los cuerpos en los cuales actúa.

ELEMENTOS DE UN VECTOR

• A una fuerza lo podemos representar por vectores. Todos los vectores tienen los siguientes elementos:

-PUNTO DE APLICACION-MÓDULO-DIRECCIÓN -SENTIDO

UNIDADES• kilopondio. Es la unidad de la

fuerza del sistema técnico. =kg-f

• Newton. Es la unidad de fuerza del sistema internacional (S.I.)

• Dina. Es la unidad de fuerza del sistema cegesimal (cgs), está unidad es sumamente pequeña y sólo se utiliza en experiencias de laboratorio.

• Libra fuerza. Es la unidad de fuerza del sistema inglés.

EQUIVALENCIAS

• 1 Kp = 9,8 N = 980 000 dina = 2,2 lb-f

1N = 0,102 Kp 1 lb-f = 0.454 Kp

1 N = 100000 dina

FUERZA – PESO.

• El peso, es una fuerza de origen gravitacional que nos expresa la medida de la interacción entre la tierra y un cuerpo. Se representa por un vector vertical y dirigido hacia el centro de la tierra.

El PESO es el producto de la MASA (m) por la aceleración de la GRAVEDAD (g).

Gravedad es 9,8 m / s

DIAGRAMA DE FUERZA

FORMAS DE ACCIÓN DE LAS FUERZAS

• Las fuerzas que actúan sobre los cuerpos tienden a variar la forma de éstos.

COMPRESIÓN. Un cuerpo se hallasometido a un esfuerzo decompresión cuando las fuerzas queactúan sobre él tienden a acortarloen una de sus dimensiones.

TRACCIÓN. Un cuerpo estásometido a un esfuerzo de traccióncuando las fuerzas que actúan sobreél tienden a alargarlo en una de susdimensiones.

FORMAS DE ACCIÓN DE LAS FUERZAS

FLEXIÓN. Un cuerpo está sometido a esfuerzos de flexión cuando las fuerzas actúan perpendicularmente a su eje longitudinal y tienden a encorvarlo en dirección de la fuerza.

CIZALLAMIENTO O CORTE. Se produce esfuerzo de cizallamiento cuando sobre el cuerpo actúan dos fuerzas con direcciones superpuestas y sentidos contrarios. Estas fuerzas tienden a trozar el cuerpo.

TORSIÓN. Un cuerpo se halla sometido a esfuerzos de torsión si dos fuerzas actúan en planos paralelos del cuerpo, de modo que una de ellas tiende a hacer girar alcuerpo en un sentido y la otra, en sentido contrario.

FORMAS DE ACCIÓN DE LAS FUERZAS

FLEXION POR FUERZA AXIAL. Sepuede también producir flexión si lasfuerzas actúan en el sentido del ejedel cuerpo, si este tiene ciertaconvexidad.

ACCIÓN Y REACCIÓN 3ra Ley de NewtonEstablece que a toda fuerza de acción le corresponde una fuerza de reacción simultánea de igual modulo y dirección, pero de sentido opuesto. Esta presente en nuestra actividad diaria.

Al caminar, se puede constatar que la fuerza se hace para atrás, y sin embargonos trasladamos para adelante con una fuerza R.

POSICIÓN RELATIVA DE LOS VECTORES

• FUERZAS CONCURRENTES. Son aquellas cuyas líneas de acción tienen un punto común.

POSICIÓN RELATIVA DE LOS VECTORES

• FUERZAS COLINEALES. Son aquellas que están ubicadas en una misma recta.

OPERACIONES

Con el mismo sentido: La resultante se obtiene sumando los módulos

2.- Sentidos opuestos. La resultante se obtiene, restan los módulos

VECTORES QUE FORMAN UN ANGULO

3.- Para dos vectores que forman un ángulo de 90°

El módulo de éste vector resultante se obtiene así:

R =

24 N

7 N

VECTORES QUE FORMAN UN ANGULO

3.- Para dos vectores que forman un ángulo cualquiera

El módulo de éste vector resultante se obtiene así:

R =

DESCOMPOSICION DE VECTORES

• Consiste en reemplazar un vector por otros dos, de tal forma que éstos sean mutuamente perpendiculares.

Vx = V Cos Vy = V sen

Ejemplos de Aplicación

Hallar el módulo de la resultante.

* Hallamos “Resultante HorizontalRH = 120 cos 53º - 90 cos 37ºRH = 120 x - 90 x = 0

Hallamos “Resultante Vertical”RV = 90 Sen 37º + 120 sen 53ºRV = 90 x + 120 x = 150

La resultante total:R = = 150

HALLAR LA RESULTANTE

A) B)

C) D)

SUMA DE VECTORES

la resultante de dos o más fuerzas concurrentes se

puede hallar gráficamente empleando los siguientes métodos: MÉTODO DEL PARALELOGRAMO. Dadas dos fuerzas concurrentes , se trazan paralelas a las direcciones de cada una de ellas, de modo que se construye un paralelogramo, luego se traza la resultante a partir del origen de las fuerzas.

Dadas las dos fuerzas concurrentes se traza una de las fuerzas a partir del extremo de la otra, manteniendo la dirección paralela a su línea de acción original; luego se cierra el triángulo, obteniéndose la resultante.

MÉTODO DEL TRIÁNGULO.

Para tres o más fuerzas se aplica éste método.Se escoge el origen y luego se gráfica una a continuación de la otra, y la fuerza resultante parte del origen y se dirige al extremo de la última.

MÉTODO DEL POLÍGONO

Es proceso por el cual se determina la intensidad, dirección y sentido de la resultante.

COMPOSICIÓN DE FUERZA

El procedimiento que determina los componentes de la fuerza, el cual puede hallarse en forma gráfica y analíticamente.

DESCOMPOSICIÓN DE FUERZA

Un jardinero aplica una fuerza de 50 N sobre la cortadora de césped, formando un ángulo de 37° con la horizontal. Calcular las componentes de la fuerza que mantiene pegada a la cortadora con el césped y la fuerza útil.

PROBLEMA

El cual establece que la fuerza resultante de un sistema de fuerzas que actúan sobre un cuerpo debe ser igual a cero.

PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO

Es aquella magnitud vectorial que mide el efecto rotacional que produce unafuerza al actuar sobre un cuerpo, respecto de un punto (A) llamado centro de giros.

MOMENTO DE UNA FUERZA

Es una magnitud vectorial

FORMULA

Caso

especial de momento de fuerzas

Palancas

Inter-apoyanteInter resistenteInterpotente