FÍSICA

ESTATICA

INTRODUCCION

En mecánica, es generalmente suficiente clasificar las fuerzas que actúan

sobre los cuerpos en dos tipos: de acción a distancia y de contacto. Del primer

tipo las fuerzas se conocen generalmente como campos de fuerza. Así existen

fuerzas de campos gravitacionales, de campos eléctricos, de campos magné-

ticos y otras. Es probable que usted se extrañe que un cuerpo pueda ejercer

una acción sobre otro que está distante. Explicaciones formales existen, pero

están fuera del alcance de estos apuntes. Si usted sabe algo de Física moderna

se debería extrañar tambien que hablemos de fuerzas de contacto. En reali-

dad un trozo de materia no puede tocar a otro. La materia está formada por

átomos que contienen un nucleo positivo y están rodeados de electrones que

son da carga negativa. Ellos se repelen impidiendo que se toquen. Tampoco

se puede tocar los núcleos, que son positivos. Sin embargo esas distancias son

tan pequeñas que el efecto es como si los cuerpos se tocaran.

3.1.1. Fuerza de acción a distancia

Del primer tipo, acción a distancia, la más importante para este curso es la

fuerza gravitacional que se ejerce entre los cuerpos consecuencia de su masa.

Ella es una fuerza atractiva, inversa al cuadrado de la distancia entre los

cuerpos y proporcional al producto de las masas. Sin embargo entre cuerpos

de masas no demasiado grandes, esa fuerza es normalmente despreciable en

magnitud. En la Tierra sin embargo no se puede despreciar esa fuerza debido

alaenormemasadelaTierra.Cercadelasuperficie terrestre todos los

cuerpos son atraídos hacia la superficie terrestre (en realidad hacia el centro

de la Tierra) con una fuerza que es proporcional a la masa del cuerpo. La

constante de proporcionalidad es la aceleración de gravedad que en el sistema

internacional de unidades es g =9,8ms−2

de modo que la magnitud de la

fuerza peso de un cuerpo es

P = mg.

El peso de un objeto es cuánto tira de él la gravedad. Nuestra experiencia normal es que no cambia ... ¡porque todos vivimos en la superficie del planeta Tierra!

La gravedad es una fuerza fundamental en la naturaleza que hace que todos los objetos con masa se atraigan unos a otros.

La Tierra, con una masa de 5,973,600,000,000,000,000,000,000 kg (eso son 5.9736×10²⁴ kg en notación científica), ¡tira de los objetos con mucha fuerza!

¡Tiene gracia que un objeto de 100 kg de masa también tire de la Tierra! Pero con poca fuerza.

Pero las básculas miden el "peso aparente"

Las básculas pueden medir la fuerza hacia abajo... ¡pero se las puede engañar, porque miden todas las "fuerzas hacia abajo" y no saben si es la gravedad u otra fuerza!

Fuerza gravitacional

Claramente es reconocible que la fuerza peso tiene además dirección, vertical

y sentido, hacia abajo. Es decir esta fuerza parece tener las propiedades de un

vector. Más adelante indicaremos qué es lo que falta para poder considerar

a una fuerza un vector. La variación de la fuerza gravitacional peso puede

despreciarse si los cuerpos permanecen cerca de la superficie terrestre

Línea de acción y punto de aplicación

Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo sólido indeformable, se ha com-

probado experimentalmente que la fuerza se puede desplazar libremente sobre

su línea de acción. En otras palabras la fuerza puede ser aplicada indistinta-

mente en cualquier punto de su línea de acción, siempre y cuando se mantenga

su magnitud, dirección y sentido. Sin embargo no resulta lo mismo si se tras-

lada la fuerza a otra línea paralela a su línea de acción. Para cuerpos reales

deformables, no es posible cambiar el punto de aplicación de la fuerza sin que

ello cambie su efecto, las deformaciones que ellas causan.

PUNTO DE APLI3.3.1. Línea de acción y punto de aplicación

Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo sólido indeformable, se ha com-

probado experimentalmente que la fuerza se puede desplazar libremente sobre

su línea de acción. En otras palabras la fuerza puede ser aplicada indistinta-

mente en cualquier punto de su línea de acción, siempre y cuando se mantenga

su magnitud, dirección y sentido. Sin embargo no resulta lo mismo si se tras-

lada la fuerza a otra línea paralela a su línea de acción. Para cuerpos reales

deformables, no es posible cambiar el punto de aplicación de la fuerza sin que

ello cambie su efecto, las deformaciones que ellas causan.

3.3.2. Fuerzas concurrentes

Cuando sobre un cuerpo sólido indeformable actúan dos fuerzas que no

son paralelas y que están sobre un mismo plano, por lo dicho anteriormente,

es posible trasladarlas al punto de intersección de sus líneas de acción. Se ha

PUNTO DE APLICACIÓN

DIRECCIÓN

SENTIDO

MODULO

Son las 4 características de una Fuerza

Tercera ley de Newton

e Cuando dos cuerpos se colocan en contacto, la fuerza de contacto que se

desarrolla es en realidad una pareja de fuerzas. Una de esas fuerzas actúa

sobre el primer cuerpo y es causada por el segundo, y la otra fuerza actúa

sobre el segundo cuerpo y es causada por el primero. Se las reconoce como

fuerzas de acción y de reacción. Cual de ellas se llame acción o reacción es

irrelevante. La tercera ley de Newton establece que esas dos fuerzas tienen

la misma dirección, igual magnitud, sentido contrario y actúan sobre una

misma línea.

3.3.2. Fuerzas concurrentes

Cuando sobre un cuerpo sólido indeformable actúan dos fuerzas que no

son paralelas y que están sobre un mismo plano, por lo dicho anteriormente,

es posible trasladarlas al punto de intersección de sus líneas de acción.