Estática: Fuerzas y equilibrio

I.E “INCA GARCILASO DE LA VEGA” - MÓRROPE C.T.A – FISICA - 5º SECUNDARIA
Prof. Ronald Cruz Ruiz

ESTÁTICA PRIMERA LEY: LEY DE LA INERCIA

“Todo cuerpo permanece en reposo ó con
CONCEPTO.- La estática es una rama de la
velocidad constante (MRU); mientras que sobre
mecánica cuyo objetivo es estudiar las condiciones
el cuerpo no actúe una fuerza resultante
que deben cumplir las fuerzas que actúan sobre un
EXTERIOR que lo obligue a cambiar de
cuerpo para que este se encuentre en equilibrio
velocidad

CONCEPTOS Y MAGNITUDES FÍSICAS QUE

PERMITEN INTERPRETAR LA ESTÁTICA

INERCIA: Propiedad de todo cuerpo material
TERCERA LEY: LEY DE ACCIÓN Y
mediante la cual trata de conservar su estado de
reposo o de movimiento. REACCIÓN

Las fuerzas existentes en la naturaleza, no
MASA (m): Magnitud física escalar que
existen solas, siempre existen en parejas, esto
cuantifica la inercia de un cuerpo (masa inercial).
puede expresarse en la tercera ley de Newton.
su valor es constante en cualquier punto del
A toda fuerza aplicada (acción) le corresponde
universo. Su unidad en el S.I. es el Kilogramo (Kg).
→
una fuerza de reacción de igual magnitud pero
FUERZA ( F ): Magnitud física vectorial que tiende de sentido opuesto.
a modificar el estado de reposo o movimiento de
los cuerpos, o la forma de éstos. Su unidad en el
S.I. es el Newton (N).

EQUILIBRIO:  La fuerza de acción y reacción nunca se
anulan entre sí, porque actúan sobre
Un cuerpo cualquiera se encuentra en equilibrio
cuerpos diferentes.
cuando carece de todo tipo de aceleración (a=0).
 Las fuerzas de acción y reacción son
simultáneas.
1ª Condición de Equilibrio
"Un cuerpo se encontrará en equilibrio cuando la
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
fuerza resultante que actúa sobre él sea igual a
cero; para eso, las fuerzas componentes deben ser EQUILIBRIO DE TRASLACIÓN
necesariamente coplanares y concurrentes". Un cuerpo esta en equilibrio cuando no acelera,
Condición algebraica. esto indica que no debe cambiar el módulo ni la
dirección de la velocidad.
Podemos observar los 2 tipos de equilibrio:

(Equilibrio estático) cuando el cuerpo

está en reposo
LEYES DE NEWTON

Newton formuló tres leyes, de las cuales sólo dos
aplicaremos en la estática (1a y 3a Ley), dejando el
estudio de la restante para el capítulo de dinámica. (Equilibrio cinético) si la velocidad es

constante

ESTÁTICA- DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (D.C.L) - 2010
alfil187@hotmail.com


FUERZAS NOTABLES d) FUERZA DE FRICCIÓN Ó
→
Teniendo en cuenta que la fuerza es una magnitud ROZAMIENTO ( F f ): Es una fuerza que
física vectorial es muy importante saber se debe a la rugosidad ó aspereza de las
identificar que fuerzas están actuando sobre un
superficies en contacto. Su dirección
cuerpo. Entre las más comunes tenemos: siempre es opuesta al movimiento ó
intención de movimiento del cuerpo. Se
→
a) PESO ( P ): El peso es una fuerza que pueden distinguir entre dos tipos de
siempre actúa en un punto del cuerpo, conocido fricción, la fricción estática (Fe) y la
como centro de gravedad, y su dirección es hacia el fricción cinética ( Fk ).
centro de la tierra. Fk = µ kN.
Su módulo para pequeñas alturas respecto a la
Donde:
superficie terrestre se evalúa por:
→ → µe = coeficiente de rozamiento estático
P = m. g
µK = coeficiente de rozamiento cinético
Donde: (0 ≤ µK < µe )
N= Módulo de la fuerza normal
m = masa del cuerpo
→ Fig. 3.9.
g = aceleración de la gravedad
p
Al cociente m = se denomina masa
g
gravitacional.
→
b) NORMAL ( N ): Es una fuerza que se debe
al apoyo ó contacto entre las superficies de dos ¡TEN PRESENTE QUE!
cuerpos. Su dirección siempre es perpendicular a la Cuando un cuerpo se encuentra sobre una
superficie de contacto. . superficie lisa (no se considera el rozamiento),
la reacción del piso sobre el cuerpo se debe sólo
a la fuerza normal

→
e) FUERZA ELÁSTICA ( F k ): Es una
fuerza aplicada por el resorte cuando es
deformado. Su dirección siempre es tratando
c) TENSIÓN ( T ):
→
Es una fuerza que se de recuperar su posición original, llamado por
esto Fuerza recuperadora del resorte.
ejerce en cuerpos flexibles como son: cuerdas,
cables, hilos, cadenas, etc. Su dirección al actuar
sobre un cuerpo siempre es “tirante”.



Su módulo obedece a la Ley de Hooke:

Fk = k x

Donde: k = Constante elástica (N/m)

x = Deformación o elongación (m)

f) COMPRESIÓN (C). Es aquella fuerza que
aparece en el interior de un sólido rígido cuando
fuerzas externas tratan de comprimirlo.

DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (D.C.L)

Es el aislamiento imaginario de un cuerpo y la
representación de todas las fuerzas externas que
actúan sobre él. Para representar un D.C.L se debe
de usar el siguiente procedimiento
1. Representar el peso (W) verticalmente hacia
abajo (Hacia el centro de la tierra)
2. En toda cuerda se representa la fuerza de
tensión (T) que siempre sale del D.C.L
siguiendo la dirección de la cuerda
3. A lo largo de una misma cuerda de poco peso
actúa la misma fuerza de tensión (T)
4. En el contacto entre dos superficies sólidas
represente la fuerza normal (N) entrando al
D.C.L en forma perpendicular por el contacto
5. Si tiene contacto con resortes existirá una
fuerza denominada: FUERZA ELÁSTICA,
esta fuerza es dibujada a lo largo del resorte
y su sentido tiene dos opciones: Si el resorte
está estirado, la fuerza elástica se dibuja
saliendo del elemento; y si el resorte está
comprimido, al fuerza elástica debe dibujarse
ingresando al elemento elegido.
EJEMPLOS DE D.C.L

Indicar el diagrama de cuerpo libre correcto
de la esfera.



PROBLEMAS PARA LA CLASE

EFECTUAR EL DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE
(D.C.L) DE LOS SIGUIENTES CUERPOS

9.- Una persona de peso P está jalando a la
cuerda. Indicar el D.C.L. de la persona.

10.- Desde lo alto de un edificio se lanza
horizontalmente una piedra. Indicar el D.C.L. de
la piedra cuando pasa por el punto P.

11.- Se tiene dos cilindros idénticos A y B.
Indicar el D.C.L. del cilindro A.

12.- Los bloque A, B y C tienen pesos
diferentes. Indicar el D.C.L. del bloque B

13.- Indicar el D.C.L. correcto del bloque.

14.- Indicar el diagrama de cuerpo libre
correcto de la esfera.



c) II y III
TALLER - BLOQUE I d) Solo II
1. La fuerza es el resultado de la………………… 8. Hacer el D.C.L. del cuerpo.
entre dos cuerpos
a) Atracción
b) Repulsión
c) Unión
d) Interacción
e) separación
2. el peso de los cuerpos es una fuerza
a) nuclear
b) molecular
c) gravitacional
d) electromagnética 9. Hacer el D.C.L. del bloque; todas las
e) tensorial superficies son lisas.

3. según la ley de la inercia, los cuerpos se
resisten a cambiar de………………
a) posición
b) velocidad
c) aceleración
d) masa
e) tamaño

4. respetando las leyes de Newton entendemos
que la velocidad de los cuerpos tiene a…… 10. Considerando que entre los patines y el hielo
a) aumentar no existe fricción; determinar las fuerzas
b) disminuir que actúan sobre el patinador, ya en
c) variar movimiento (resistencia del aire nula).
d) ser constantes
e) anularse

5. una consecuencia de la tercera ley de
Newton es que las fuerzas aparecen
a) 1 en 1
b) 2 en 2
c) 3 en 3
d) 4 en 4
e) N.a

6. cuando la fuerza resultante sobre una
partícula es cero, tendremos que la
partícula………………………….
a) No se mueve
b) Se mueve a velocidad constante
c) Esta moviéndose
d) Esta en reposo o moviéndose a
velocidad constante
e) N.a 11. Hacer el D.C.L del bloque “m”

7. en que situaciones se puede garantizar que
una partícula esta en equilibrio
I. la partícula se mueve a velocidad constante
II. la partícula esta en reposo
III. la partícula se mueve a rapidez constante

a) I y II
b) I y III



d) e)

Ejercicios de Aplicación 8. Marque verdadero (V) o falso (F) :

I. La fuerza es una magnitud vectorial.
1. Determine el peso de un cuerpo, si su masa es de
II. Masa es lo mismo que peso.
5 kg. (g = 10 m/s2) III. La tensión siempre es vertical

a) 5 N b) 50 c) 30 a) VFV b) VFF c) FFV
d) 10 e) 20 d) VVF e) FVF

2. Si la masa de un cuerpo es 10 kg, su peso será: 9. En la figura, determine la dirección del peso.

a) 20 N b) 300 c) 150
d) 100 e) 50 a)
b)
c)
3. Si el peso de un cuerpo es 30 N su masa será:
d)

a) 30 kg b) 3 c) 10 e)
d) 20 e) 40
10. Del ejercicio anterior, determine la
4. Si el peso de un cuerpo es 450 N, su masa será: dirección de la normal.

a) 450 b) 35 c) 25 a) b) c)
d) 45 e)N.a d) e)

5.-En la figura, ¿hacia donde estaría dirigida la 11. Del ejercicio Nº 09, determine la dirección
tensión? de la tensión

a) b) c)
a)
d) e)
b)
c) 12. En la figura determine la dirección de la
d) tensión
e)
a)
6. Del ejercicio anterior indique la dirección de la b)
normal.
c)
d)
a) b) c) e)
d) e)
13. Del ejercicio anterior, determine la
7. Del ejercicio Nº 5, indique la dirección del peso. dirección de la normal

a) b) c) a) b) c)



d) e) a) b) c)
d) e)
14. En la fiesta de ‘‘Miguelito’’ colgaron una piñata 7. Del ejercicio Nº 5, determine la dirección de
relleno de golosinas y juguetes, cuya masa era de la normal.
45 kg. ¿Qué tensión podrá soportar dicha piñata?

a) 45 N b) 4500 c) 350
d) 3500 e) 450 a) b) c)
d) e)

Tarea para la casa 8. En la figura, determine la dirección del
peso

1. Si la masa de un cuerpo es 0,1 kg. Halle su peso: a)
b)
a) 10 N b) 0,1 c) 2 c)
d) 1 e) 5
d)
2. Si la masa de un cuerpo es 0,25 kg. Halle su e)
peso:

a) 25 N b) 2,5 c) 35
d) 250 e) 0,25 9. Del ejercicio anterior, determine la dirección
de la tensión.
3. Si un cuerpo posee un peso de 3,5 N, su masa
será
a) b) c)
a) 35 kg b) 0,3 c) 3,5 d) e)
d) 0,35 e) 350

4. Si el peso de un cuerpo es 260 N, su masa será: 10. Del ejercicio 8, halle la dirección de la
normal
a) 16 kg b) 26 c) 250
d) 260 e) 0,26

a) b) c)
d) e)
5. Determine la dirección de la tensión:

a)
b)
c)
d)
e)

6. Del ejercicio anterior, determine la dirección
del peso.


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