Mecánica y Resistencia de Materiales
Tema 1. Introducción y Conceptos básicos
Mecánica
Es la parte de la física que se encarga de estudiar el movimiento de los cuerpos y las interacciones que existen entre ellos.
Fuerza
Magnitud Vectorial, por lo tanto posee módulo, dirección y sentido. Sin embargo, además poseen otra característica: “Punto de Aplicación”.
Unidades: kgf, grf, N, lbf, dinas, Ton.
1 kgf = 9.81 N
1 Ton = 1000 kgf
Unidades fundamentales de la física
Espacio: Distancia recorrida por un cuerpo – Longitud (L) – m, cm. Mm, pulg. pie, etc.
Tiempo: Intervalo de duración o instante de ocurrencia de un fenómeno – Tiempo (T) – Hr, min, seg,
El tiempo puede ser Cronométrico, cuando sólo se mide el intervalo de duración (por ejemplo: 3 seg., 4,5 min; etc.), o, Cronológico, cuando el día o la hora exacta de ocurrencia tiene importancia (por ejemplo: entre las 2pm y las 4pm; entre los días 10 y 12 de junio; etc.).
Materia: Todo aquello que ocupa un lugar en el espacio – Masa (M) – kg, gr, lbm, slug, etc.
Leyes de Newton
Primera Ley de Newton (o Ley de Inercia)
Todo cuerpo continúa en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme, siempre y cuando no actúe sobre él ningún efecto externo.
SF = 0
Segunda Ley de Newton (o Ley de la Cinética)
Cuando sobre un cuerpo de masa m actúa un sistema de fuerzas concurrentes constantes no equilibradas, este experimenta una aceleración que es directamente proporcional a dichas fueras e inversamente proporcional a su masa.
a = SF/m
ó
SF = m x a
Tercera Ley de Newton (o Ley de Acción y Reacción)
Cuando sobre un cuerpo actúa alguna fuerza externa este siempre le responde con otra fuerza de igual magnitud, pero de sentido opuesto. A la primera se le llama acción y a la segunda reacción.
Definición de partícula
Es un cuerpo dotado de masa del que se hace
abstracción del tamaño y
de la forma pudiéndose considerar como un punto. Así todo objeto de estudio se
considera como un punto, para facilitar su análisis.
Cuerpo rígido
Es un cuerpo cuya forma y dimensiones no varían bajo la acción ningún efecto externo.
Teorema de Varignon (mecánica) Un concepto usado a menudo en mecánica es el principio de momentos, al cual se le llama a veces teorema de Varignon. Este principio establece que el momento de una fuerza con respecto a un punto es igual a la suma de los momentos de las componentes de la fuerza con respecto al punto. La prueba se obtiene directamente de la ley distributiva del producto cruz. (El momento de una fuerza: Una fuerza produce un efecto rotatorio con respecto a un punto O que no se encuentra sobre su línea de acción. En forma escalar, la magnitud del momento es Mo = Fd.)
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Principio de transmisibilidad
Principio de transmisibilidad. El principio de transmisibilidad establece que las condiciones de quilibrio o de movimiento de un cuerpo rígido permanecerán inalteradas si una fuerza F que actúa en un punto dado de ese cuerpo se reemplaza por una fuerza F' que tiene la misma magnitud y dirección, pero que actúa en un punto distinto, siempre y cuando las dos fuerzas tengan la misma línea de acción
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Clasificación y tipos de Fuerzas
Fuerzas colineales: Son
aquellas cuyas rectas de acción, son las mismas. Estas pueden ser de igual
sentido o sentido contrario.
Fuerzas coplanares: Se pueden definir
como expresiones matemáticas que tienen una magnitud, dirección y sentido, se
pueden sumar por ejemplo por la ley del paralelogramo. Las fuerzas coplanares
se encuentran en un mismo plano y en dos ejes.
Fuerzas coespaciales: Obviamente estas
fuerzas se encuentran en más de un plano, es decir en 3 ejes.
Fuerzas concurrentes: Sus lineas de
acción tienen un punto en común; con la aplicación de la ley del paralelogramo
se puede calcular su suma vectorial.
Fuerza interna: Es aquella cuya
acción modifica el estado de movimiento o de reposo de un objeto y que es
dirigida hacia el exterior.
Fuerza externa: Es la que se ejerce
desde el exterior sobre un objeto y es capaz de modificar un estado de
equilibrio.
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Par de Fuerzas
Es un conjunto de dos fuerzas de igual magnitud, igual dirección, de sentidos opuestos, pero cuyas líneas de acción no coinciden en ningún momento.
Su principal característica es que el momento total producido por ellas alrededor de cualquier punto siempre será igual a:
M = F x d
