Todo acerca de la Mecánica

SISTEMA DE FUERZAS CONCURRENTES Un sistema de fuerzas concurrentes es aquel para el cual existe un punto en común para todas las rectas de acción de las fuerzas componentes. La resultante es el elemento más simple al cual puede reducirse un sistema de fuerzas.  Como simplificación diremos que es una fuerza que reemplaza a un sistema de fuerzas. Se trata de un problema de equivalencia por composición, ya que los dos sistemas (las fuerzas componentes, por un lado, y la fuerza resultante, por el otro) producen el mismo efecto sobre un cuerpo. En el ejemplo que veremos a continuación vamos a hallar la resultante en forma gráfica y en  analítica. EL SISTEMA - Las fuerzas componentes son f1, f2 y f3. - El punto en común por el que pasan las rectas de acción de las fuerzas componentes es A, cuyas coordenadas son (XA,YA). - Para definir la resultante R deberemos obtener su módulo, dirección y sentido (argumento) y las coordenadas de un punto cualquiera de su...

SISTEMA DE FUERZAS PARALELAS Son aquellas fuerzas cuyas direcciones son paralelas, pudiendo aplicarse en el mismo sentido o en sentido contrario. SISTEMA DE FUERZAS DE PARES EN UN PLANO Par de fuerzas es un sistema formado por dos fuerzas paralelas entre sí, de la misma intensidad o módulo, pero de sentidos contrarios. Al aplicar un par de fuerzas a un cuerpo se produce una rotación o una torsión. La magnitud de la rotación depende del valor de las fuerzas que forman el par y de la distancia entre ambas, llamada brazo del par. Un par de fuerzas queda caracterizado por su momento. El momento de un par de fuerzas, M, es una magnitud vectorial que tiene por módulo el producto de cualquiera de las fuerzas por la distancia (perpendicular) entre ellas, d. Esto es... M = F1 d = F2 d

SISTEMA GENERAL DE FUERZAS COPLANARES Son fuerzas que actúan en el mismo plano y, por lo mismo pueden identificarse completamente con sus coordenadas. Una fuerza representa la acción de un cuerpo sobre otro y se caracteriza por tener: 1. Magnitud o Intensidad: Es el valor de fuerza relacionada con sus unidades, tales como Toneladas (t), Kilogramos (kgf). Libras (lb), Kips (kip), etc… 2. Dirección: Es la orientación de su línea de acción 3. Sentido: Indica hacia donde se dirige 4. Punto de Aplicación: Es su posición; es decir su localización. Las fuerzas se representan matemáticamente por vectores, ya que estos se definen como expresiones matemáticas de tienen una magnitud, dirección y sentido, que se suman por la ley del paralelogramo. Las fuerzas coplanares, se encuentran en un mismo plano y en 2 ejes Al ser coplanares estos se encuentran en un plano bidimensional, los que se encuentran en un plano tridimensional ya son considerados como “componentes rectangulares en el espacio”...

La cinemática es la rama de la física que estudia las leyes del movimiento sin considerar las causas que lo originan (las fuerzas). La cinemática de la partícula es la parte de la cinemática que estudia el movimiento de un punto lo que implica determinar su posición en el espacio en función del tiempo; para ello necesitaremos establecer un sistema de referencia. En la cinemática de la partícula se definen y utilizan magnitudes tales como la velocidad y la aceleración, fundamentalmente. La cinemática diferencia dos tipos de móviles: la partícula (de las que se ocupa la cinemática de la partícula) y el sólido rígido, susceptible de rotar sobre sí mismo, del que se ocupa la cinemática del sólido rígido. Llamamos punto material o partícula a un cuerpo de dimensiones tan pequeñas que pueda considerarse como puntiforme; de ese modo su posición en el espacio quedará determinada por las coordenadas de un...

MOVIMIENTO DE ROTACIÓN DE UN CUERPO RÍGIDO ALREDEDOR DE UN EJE FIJO. Considerar un cuerpo rígido que gira alrededor de un eje que tiene una dirección fija y supongamos que esta dirección coincide con el eje z.  Cada partícula del cuerpo ríg ido gira en el plano xy en torno al eje z con rapidez angular ω. Entonces la magnitud del momento angular de la partícula en torno al origen Ο es Li = mi.vi.ri, ya que v es perpendicular a r. Pero como vi =riω, la magnitud del momento angular para una partícula i se puede escribir como: Li = mi.ri2 ω El vector L está en dirección del eje z igual que el vector ω, por lo que se considera como la componente z del momento angular de la partícula. Para todo el cuerpo rígido, la componente z del momento angular total es la suma de Li de cada partícula del cuerpo rígido: Lz = Σmi ri2ω ⇒ Lz = Iω donde I es el momento de inercia del cuerpo rígido alrededor del eje z. Notar que L = Iω es el análogo rotacional del momento lineal p = mv. Se puede...

De nuestra experiencia diaria sabemos que el movimiento es el resultado de la interacción entre partículas. Las interacciones se expresan cuantitativa-mente en términos de fuerzas. En este primer capítulo de la Dinámica discutiremos los principios de la Mecánica Clásica, las leyes enunciadas por Isaac Newton. Esta es otra lección conocida por los estudiantes, pero como en el caso de la Cinemática, no han adquirido un método sistemático de plantear los problemas de Dinámica en las más variadas situaciones, a esto hay que añadir ciertas preconcepciones acerca de la relación entre fuerza y el movimiento investigadas por numerosos autores, algunos de los cuales se citan más adelante. Las preconcepciones que tienen los estudiantes cuando inician el estudio de la Dinámica persisten largo tiempo después, las dificultades están enraizadas y tienen su lógica interna, que se denomina punto de vista aristotélico. Para remediarlo, es necesario proporcionarles gran cantidad de experiencias en...

TEOREMAS GENERALES DE LA DINÁMICA DE LA PARTÍCULA La partícula, o punto material, es la idealización más simple de la mecánica, definiéndose como un punto dotado de masa. Por lo general se puede emplear este modelo cuando las dimensiones de un cuerpo sean lo suficientemente pequeñas como para suponer toda su masa concentrada en un punto. Sin embargo, el criterio del tamaño pequeño no es siempre suficiente para establecer la validez de esta idealización. El modelo del punto material puede ser inadecuado en algunas situaciones, aunque las dimensiones del cuerpo sean pequeñas. Para ilustrar esta afirmación, supongamos como ejemplo la caída de una bolita pequeña por un plano inclinado bajo dos hipótesis distintas: 1) Rodando sin deslizar .— Planteamos la conservación de la energía al bajar una altura h. Para ello se tiene en cuenta la energía cinética correspondiente a una esfera rodando, sumando el término  2) Deslizando. — En esta hipótesis sólo hay energía cinética de traslación: ...