Problemas de Estática

La estática es la parte de la mecánica que estudia las condiciones para que un cuerpo se encuentre en reposo (equilibrio estático). Se aplica en arquitectura y en ingeniería civil para hacer cálculos estructurales.

Para que un cuerpo esté en equilibrio estático deben cumplirse dos condiciones:

La primera implica que la aceleración del centro de masas del sistema es nula, por lo que no tiene movimiento de traslación.

La segunda implica que la aceleración angular del sistema es nula, por lo que no tiene movimiento de rotación. Debe cumplirse con independencia del punto que se utilice para calcular los torques de las fuerzas.

Por tanto, la estática es un caso particular de aplicación de la dinámica de rotación.

Cuando vayas a resolver problemas de Física en general y de estática en particular, es importante seguir un orden. Acostúmbrate a ser sistemático cuando resuelvas problemas, y verás cómo te da buenos resultados. Merece la pena dedicar un poco de tiempo al análisis previo de un problema antes de empezar a resolverlo.

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A la hora de resolver un problema de estática, sigue los siguientes pasos:

  • Lee con detenimiento el enunciado del problema.
  • Haz un dibujo de la situación física que se te plantea en el mismo.
  • Apunta en tu cuaderno los datos que se te suministran en el enunciado.
  • Identifica los elementos que constituyen el sistema que debe estar en equilibrio estático: si se trata únicamente de un cuerpo o si por el contrario debes tener en cuenta varios objetos. Este paso es importante porque te va a permitir distinguir las fuerzas internas y externas que actúan sobre el sistema.
  • Dibuja las fuerzas externas que actúan sobre el sistema.
  • Recuerda que las fuerzas responden a interacciones físicas. Por tanto, si un sistema está apoyado sobre otro sobre él actuará la fuerza normal; si está cerca de la superficie de la Tierra sobre él actuará el peso, y así con el resto de interacciones que el sistema experimente.
  • En este enlace puedes consultar cómo se representan las fuerzas ejercidas por los distintos tipos de apoyo.
  • Sobre el dibujo, representa unos ejes cartesianos, indicando cuál es el sentido positivo de cada uno de los ejes. Indica también qué punto vas a emplear como origen para calcular el torque de las fuerzas externas que actúan sobre el sistema.
  • Escribe la primera condición de equilibrio estático en forma vectorial, incluyendo en la suma vectorial las diferentes fuerzas externas que has identificado.
  • Proyecta la ecuación resultante sobre los ejes cartesianos. Ten en cuenta el signo de las diferentes proyecciones.
  • Calcula los torques (módulo, dirección y sentido) de las distintas fuerzas externas con respecto al punto que hayas elegido como origen.
  • Escribe la segunda condición de equilibrio estático en forma vectorial.
  • Proyecta la ecuación resultante sobre los ejes cartesianos. Ten en cuenta el signo de las diferentes proyecciones.
  • Resuelve el sistema de ecuaciones que has obtenido después de proyectar sobre los ejes las dos condiciones de equilibrio estático. De este modo podrás determinar los datos que te pidan en el problema.
  • No olvides incluir las unidades en tus resultados.
  • Revisa el problema y comprueba que los resultados que has obtenido tienen sentido.

En las páginas siguientes encontrarás problemas resueltos de equilibrio estático. Intenta hacerlos tú antes de mirar la resolución.

La página Problemas de Estática ha sido originalmente publicada en YouPhysics