Diagramas de Cuerpo Libre. Equilibrio
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El documento aborda las fuerzas y las leyes de Newton, incluyendo su definición y clasificación en fuerzas concurrentes y no concurrentes. Describe las tres leyes de Newton con ejemplos prácticos sobre equilibrio y movimiento, además de la importancia de la fuerza resultante en los sistemas. Se presentan ejercicios sobre la aplicación de las leyes en diferentes contextos, como diagrama de cuerpo libre y cálculos de tensión y aceleración.
Diagramas de Cuerpo Libre. Equilibrio
- 1. FUERZA Y LEYES DE NEWTON Concepto de Fuerza. Fuerzas concurrentes y no concurrentes. Primera ley de Newton. Equilibrio de una partícula. Segunda ley de Newton
- 2. ¿CÓMO SE EXPLICA EL VUELO DEL TRANSBORDADOR? F acción F reacción
- 3. PREGUNTAS INICIALES… • ¿Qué se entiende por fuerza? • ¿Qué efectos produce la fuerza sobre los cuerpos? • ¿Qué significado puede tener el término «fuerza resultante»? • ¿Cómo debería ser la fuerza resultante para que una estructura esté en equilibrio?
- 4. ¿QUÉ APRENDEREMOS HOY? 1. ¿Qué son las fuerzas? 2. ¿Cómo se representan las fuerzas? 3. ¿Qué es y cómo se elabora un diagrama de cuerpo libre? 4. ¿Qué es la primera ley de Newton? 5. ¿Qué es la segunda ley de Newton?
- 5. causa efecto MRU MRUV F 0 F 0 F 0 F a m 1° ley de Newton 2° ley de Newton • Fuerza: medida de la intensidad de la interacción entre dos cuerpos. • Surgen fuerzas de acción y reacción. • DCL es la representación de todas las fuerzas de acción. • Lo que importa es la fuerza resultante 3° ley de Newton LEYES DE NEWTON
- 6. 3ª LEY DE NEWTON • La tercera ley de Newton afirma que para toda fuerza de acción existe otra fuerza opuesta y de igual magnitud llamada reacción, tal que 𝐹 12 = − 𝐹21 Observaciones • A cualquiera de las dos fuerzas se le puede llamar acción o reacción. • El par acción y reacción no actúa en el mismo cuerpo. 2 1 F12 F21 Las fuerzas siempre se presentan en pares
- 7. EJEMPLO: EL PAR PRODUCIDO POR LA TENSIÓN
- 9. • Para describir una fuerza se necesita determinar su magnitud y dirección, por ello la fuerza es una magnitud vectorial. • La unidad SI de la magnitud fuerza es el newton (N). • Si varias fuerzas actúan sobre un cuerpo, el efecto sobre su movimiento es igual al que produce la fuerza resultante o neta. FUERZA RESULTANTE 1 2R F F F 1F 2F RF
- 10. • Se tienen las siguientes fuerzas que se encuentran en el plano xy actuando sobre un bloque mostrado en la figura. Halle la fuerza resultante, su módulo y dirección. • 𝐹1 = −2,00 𝑖 + 5,00 𝑗 • 𝐹2 = 4,00 𝑖 + 5,00 𝑗 • 𝐹3 = −6,00 𝑖 + 4,00 𝑗 • Solución • 𝐹𝑅 = −4,00 𝑁 𝑖 + 6,00 𝑁 𝑗 • 𝐹𝑅 = −4,00 2 + 6,00 2 • 𝛼 = 𝑡𝑔−1 6,00 −4,00 + 180° FUERZA RESULTANTE
- 11. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE w N ¿Con qué cuerpos interactúa la caja? Con la Tierra Con la superficie
- 12. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE Se separan las partes y se analizan las fuerzas que actúan sobre los bloques
- 13. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE Fuerzas que actúan sobre el bloque pequeño Fuerzas que actúan sobre el bloque grande mg N1 N2 Mg N1
- 14. EJERCICIO • Realizar el diagrama de cuerpo libre de cada uno de los bloques. Considere que no existe fricción w1 T1 w2 T1 T2 N2 w3 T2
- 15. EJERCICIO • Realizar el diagrama de cuerpo libre que cada uno de los bloques. Considere que no existe fricción w1 N1 T1 w2 N2 T1 N1
- 16. • Si la resultante de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es nula, dicho cuerpo se mueve con velocidad constante o permanece en reposo. 𝐹 = 0 EXPRESIÓN MATEMÁTICA DE LA 1º LEY DE NEWTON v Las fuerzas verticales se equilibran y si no hay fricción, el bloque se moverá con velocidad constante
- 17. • Determine el peso del bloque que cuelga en el sistema mostrado en la figura si se sabe que la tensión de la cuerda horizontal es de 30,0 𝑁. EJERCICIOS w 1T 50° 30,0 N 1T 2T
- 18. • Un cuadro de 2,00 𝑘𝑔 de masa cuelga de dos cables que forman los ángulos que se muestran en la figura. Calcule los valores de las tensiones 𝑇1 y 𝑇2. • Se cancelan las fuerzas en el eje x. • Se cancelan las fuerzas en el eje y. • De la primera ecuación se obtiene una relación para T1 y T2. • Reemplazando en la segunda ecuación: PROBLEMA 1 2T cos30 T cos60 1 2T sen30 T sen60 w 2 1T T 3 1 2 T 9,81 N T 17,0 N
- 19. EQUILIBRIO DE UNA PARTÍCULA • Si no existe fricción entre el bloque y el plano inclinado, ¿cuánto vale el peso del bloque suspendido? w T N 35,0° 200 N w 1w T
- 20. EJERCICIOS • El sistema de pesas mostrado se encuentra en equilibrio. ¿Cuánto valen los pesos de los bloques 1 y 2? 50,0° 35,0° 200 N 1 2
- 21. EJERCICIO • Determine la tensión necesaria en los cables AB, BC y CD para sostener los semáforos de 10,0 kg y 15,0 kg en B y C, respectivamente. Además, determine el ángulo 𝜃.
- 22. • La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él, y es inversamente proporcional a su masa. 𝑎 = 𝐹𝑅 𝑚 • ¿Qué relación guardan la dirección de la fuerza resultante y la dirección de la aceleración del bloque? • Sobre un bloque, de 15,0 kg de masa actúa una fuerza neta F de valor igual a 35,0 N. Determine el valor de la aceleración. • Respuesta SEGUNDA LEY DE NEWTON 22 a RF r F ma F 35,0 m a 2,33 m 15,0 s F
- 23. SEGUNDA LEY DE NEWTON • Si el movimiento de un objeto se realiza en un plano xy, entonces: y yF ma v x xF m a v F v v yF xF v xa r ya r F m a r r
- 24. • Sobre un bloque, de 15,0 kg de masa, actúa una fuerza F de valor igual a 35,0 newtons. Determine la aceleración (No considere efectos de rozamiento) 24 37,00 F x xF ma xF cos 37,0º ma x35,0cos 37,0º 15,0a 2 xa 1,86 m / s
- 25. PROBLEMAS • En la figura el deslizador tiene una masa de 𝑚1 = 0,400 𝑘𝑔 y se mueve sobre un riel sin fricción. La fuerza de tensión 𝑇 generada por la pesa de masa 𝑚2 acelera al deslizador. Si el peso del bloque 2 es de 2,00 𝑁 , calcule la aceleración del deslizador. • Solución: DCL Yuri Milachay, Soledad Tinoco, Lily Arrascue 25 T N r 1m g r T 2m g r a a
- 26. Material preparado por Yuri Milachay yuri.milachay@gmail.com Tareas 991 http://tareas911.wordpress.com