Equilibrioestático es la condición en la que la resultante de efectivo y la suma de los momentos de fuerzas, o pares de torsión, son nulos. Cuando está en equilibrio estático, los cuerpos están en reposo. En total, hay dos tres tipos diferentes de equilibrio: estable, inestable y indiferente.
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Equilibrio estático y dinámico
Antes de empezar, algunos conceptos son de fundamental importancia para que entendamos este artículo, échales un vistazo:
- Fuerzaresultante: se calcula a través de la Segunda ley de Newton. En la condición de equilibrio, el suma vectorial de estas fuerzas debe ser nula;
- Par o momento de una fuerza: se refiere al agente dinámico de rotación, es decir, cuando se aplica un par de torsión distinto de cero a un cuerpo, tenderá a describir un movimiento de rotación.
nosotros llamamos equilibrio la situación en la que un cuerpo, extendido o puntual, está sujeto a una fuerza resultante neta. De esta forma, y de acuerdo con lo establecido por la
Primera ley de Newton, conocida como la ley de la inercia, un cuerpo en equilibrio puede estar en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme - situaciones que se denominan equilibrio estático y equilibrio dinámico, respectivamente.Tipos de equilibrio estático
- Equilibrio inestable: cuando un cuerpo sufre un pequeño desplazamiento desde su posición de equilibrio, por pequeño que sea, tenderá a alejarse cada vez más de esa posición. Mire la figura a continuación:
- Equilibrio estable: cuando un cuerpo, desplazado de su posición de equilibrio, tiende a volver a su posición inicial, como en el caso que se muestra en esta figura:
- Equilibrioindiferente: cuando un cuerpo, independientemente de dónde se encuentre, permanece en equilibrio, verifique:
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Equilibrio del punto material y equilibrio del cuerpo extendido
Cuando se pueden despreciar las dimensiones de un cuerpo, como en el caso de una partícula pequeña, por ejemplo, hablamos de equilibriodelPuntajematerial. En estos casos, para que el cuerpo esté en equilibrio, basta con que la suma de las fuerzas que actúan sobre él sea nula.
F - fuerza
FX - x componente de fuerzas
Fy - componente y de fuerzas
hizo - componente z de fuerzas
La figura indica que la suma de las fuerzas y la suma de los componentes de las fuerzas en cada dirección debe ser igual a cero, de modo que el cuerpo de simetría puntual esté en equilibrio estático.
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Cuando no es posible desconocer las dimensiones de la carrocería, como en los casos de barras, puentes levadizos, soportes, palancas, engranajes y otros objetos macroscópicos, se habla de equilibriodelcuerpoextenso. Para definir correctamente este tipo de equilibrio es necesario tener en cuenta la distancia entre el punto de aplicación de una fuerza al eje de rotación de estos cuerpos, en otras palabras, la condición de equilibrio estático o dinámico requiere que la suma de pares (o momentos) sea nula, como ocurre con las fuerzas aplicado.
Las condiciones anteriores indican que, en el caso de un cuerpo extendido, es necesario que la suma de fuerzas y pares sea cero en cada dirección.
Ejercicios resueltos de equilibrio estático
La resolución de ejercicios de equilibrio estático requiere un conocimiento básico de suma. vector y descomposición vectorial.
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Pregunta 1)(Isul) Una caja A, que pesa 300 N, está suspendida por dos cuerdas B y C como se muestra en la siguiente figura. (Datos: sin 30º = 0.5)
El valor del tirón en la cuerda B es igual a:
a) 150,0 N
b) 259,8 N
c) 346,4 N
d) 600,0 N
Realimentación: Letra D
Resolución:
Para resolver este ejercicio, tenemos que utilizar el trigonometría, para calcular el tirón de la cuerda B. Para esto, es necesario que usemos la definición de seno, porque el ángulo que se forma entre las cuerdas es 30º, y la fórmula del seno indica que se puede calcular por la relación entre el lado opuesto y el hipotenusa. Vea la siguiente figura, en ella formamos un triángulo con los vectores TB (tirar de la cuerda B) y peso (P):
En base a ello, debemos realizar el siguiente cálculo:
Pregunta 2)(Partícula) Un bloque con masa m = 24 kg se mantiene suspendido en equilibrio por las cadenas de masa inextensible e insignificante L y Q, como se muestra en la siguiente figura. La cuerda L forma un ángulo de 90 ° con la pared y la cuerda Q forma un ángulo de 37 ° con el techo. Considerando la aceleración por gravedad igual a 10 m / s², el valor de la fuerza de tracción que ejerce la cuerda L sobre la pared es:
(Datos: cos 37 ° = 0.8 y sen 37 ° = 0.6)
a) 144 N
b) 180 N
c) 192 N
d) 240 N
e) 320 N
Realimentación: Letra e
Resolución:
Primero debemos determinar cuál es el valor de la tracción que soporta el cable Q, para eso usamos la relación seno, como en el ejercicio anterior:
Una vez que hayamos encontrado la tensión en el cable Q, debemos calcular la componente de esta tensión que es cancelada por la tensión ejercida por el cable L. Ahora, usaremos el coseno del ángulo, ya que el componente horizontal del cable de tracción Q es el lado adyacente al ángulo de 37 °, observe:
Pregunta 3) (uerj) Un hombre con una masa igual a 80 kg está en reposo y en equilibrio sobre una tabla rígida de 2.0 m de largo, cuya masa es mucho menor que la de un hombre. El tablero se coloca horizontalmente sobre dos soportes, A y B, en sus extremos, y el hombre está a 0,2 m del extremo apoyado en A. La intensidad de la fuerza, en newtons, que la tabla ejerce sobre el soporte A es equivalente a:
a) 200
b) 360
c) 400
d) 720
Realimentación: Letra D
Resolución:
Hicimos un diagrama para que puedas ver el ejercicio más fácilmente, échale un vistazo:
Como la barra sobre la que se apoya el hombre es un cuerpo extenso, hay que tener en cuenta tanto la sumade Elefectivo en cuanto a sumavectorDepares de torsión que actúan sobre él. Por tanto, debemos realizar los siguientes cálculos:
Para hacer estos cálculos, primero usamos la condición que establece que la suma de los pares debe ser igual a cero, luego, multiplicamos las fuerzas por sus distancias desde el eje de rotación de la varilla (en este caso, elegimos la posición A). Para determinar las señales, usamos el señalpositivo para los pares que producen rotaciones en el sentidoantihorario, mientras que la señal negativo se utilizó para el par producido por la fuerza del peso, que tiende a hacer girar la barra en el sentidocalendario.
El cálculo de la resultante de los pares dio como resultado NB = 80 N, y luego usamos la segunda condición de equilibrio. En este caso, decimos que la suma de las fuerzas que actúan sobre la barra debe ser cero y obtenemos una reacción normal en el punto A igual a 720norte.
Por Rafael Hellerbrock
Profesor de física
