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FUERZA: APLICACIONES
Jaime Mayhuay Castro
UNIDAD 06
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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.
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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
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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.
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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
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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
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DIAGRAMA DE FUERZA
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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.
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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.
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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.
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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.
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POSICIÓN RELATIVA DE LOS VECTORES
• FUERZAS CONCURRENTES. Son aquellas cuyas líneas de acción tienen un punto común.
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POSICIÓN RELATIVA DE LOS VECTORES
• FUERZAS COLINEALES. Son aquellas que están ubicadas en una misma recta.
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OPERACIONES
Con el mismo sentido: La resultante se obtiene sumando los módulos
2.- Sentidos opuestos. La resultante se obtiene, restan los módulos
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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
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VECTORES QUE FORMAN UN ANGULO
3.- Para dos vectores que forman un ángulo cualquiera
El módulo de éste vector resultante se obtiene así:
R =
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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
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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
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HALLAR LA RESULTANTE
A) B)
C) D)
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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.
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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.
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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
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Es proceso por el cual se determina la intensidad, dirección y sentido de la resultante.
COMPOSICIÓN DE FUERZA
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El procedimiento que determina los componentes de la fuerza, el cual puede hallarse en forma gráfica y analíticamente.
DESCOMPOSICIÓN DE FUERZA
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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
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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
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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
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Es una magnitud vectorial
FORMULA
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Caso
especial de momento de fuerzas
Palancas
Inter-apoyanteInter resistenteInterpotente