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ap ít ul
o
FUERZAS Y DIAGRAMA DE
CUERPO LIBRE (D.C.L.)
C
LICEO
MONTERO
11
INTRODUCCIÓN
LEYES DE NEWTON:
LA PRIMERA LEY DE NEWTON
Conocida también como LEY DE LA INERCIA, "todo objeto persiste en un estado de reposo, o de movimiento en
línea recta con velocidad constante (M.R.U.), a menos que se apliquen fuerzas que lo obliguen a cambiar dicho estado".
ILUSTRACIÓN
Para los ejemplos, idealizaremos varios casos:
Ejemplo 1.- Supondremos un caballo que no tenga porosidades en su cuerpo, esto para evitar el rozamiento
entre los cuerpos.
En la figura (izquierda) se observa una persona y un caballo en reposo.
En la figura (derecha) se observa al caballo que se mueve bruscamente hacia la izquierda y la persona que
aparentemente se mueve hacia atrás; en realidad la persona no se va hacia atrás sino que más bien queda atrás, ¿Por
qué?. Inicialmente la persona y el caballo estaban en reposo, luego el caballo se movió (por efectos que no estudiaremos
todavía); pero ¿Quién movió a la persona? Nadie o nada, por el cual queda en su lugar.
LA TERCERA LEY (LEY ACCIÓN Y REACCIÓN)
"Si un cuerpo le aplica una fuerza a otro (acción); entonces el otro le aplica una fuerza de igual módulo y de
dirección contraria al primero (reacción)".
Tener en cuenta que la acción y reacción no se anulan, porque no actúan en el mismo cuerpo.
ILUSTRACIONES

Ejemplo 1.- La tierra atrae a la persona con una fuerza "F ". La persona reacciona y atrae también a la tierra con una

fuerza "F ", pero en dirección opuesta.
Liceo Naval "Calm MONTERO"
1
Fuerzas y Diagrama de Cuerpo Libre (DCL)
ACCIÓN
Y
REACCIÓN
FUERZA: Su nombre griego original es DINA, y es una magnitud física de tipo vectorial, porque además de un
módulo (valor) posee una dirección y un punto de aplicación, y surge cada vez que dos cuerpos interactúan, ya sea por
contacto o distancia.
Por lo general asociamos las ideas de fuerza a los efectos de: jalar, empujar, comprimir, tensar, atraer, repeler, etc.
FR
FR
FA
FA
Su unidad de medida es el NEWTON (N)
DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (DCL)
Hacer el DCL de un cuerpo es representar gráficamente las fuerzas que actúan en él. Para esto se siguen los
siguientes pasos:
1. Se aisla el cuerpo, de todo el sistema.
2. Se representa al peso del cuerpo mediante un vector dirigido siempre hacia el centro de la Tierra.
3. Si existen superficies en contacto, se representa a la reacción mediante un vector perpendicular a dichas superficies
y empujando siempre al cuerpo.
4. Si hubiesen cuerdas o cables, se representa a la tensión mediante un vector que está siempre jalando al cuerpo,
previo corte imaginario.
5. Si existen barras comprimidas, se representa a la comprensión mediante un vector que está siempre empujando al
cuerpo, previo corte imaginario.
P
T
T
P
P
n
n1
T
T
T
n1
P1
n
P
2
P2
Tercer Año de Secundaria
ELEMENTOS DE FÍSICA
Pract iquemos
Bloque I
Hallar el diagrama de cuerpo libre de cada uno de los cuerpos
1.
6.
2.
7.
3.
8.
4.
9.
5.
10.
11.
16.
Liceo Naval "Calm. MONTERO"
3
Fuerzas y Diagrama de Cuerpo Libre (DCL)
12.
17.
13.
18.
14.
19.
15.
21.
4
A
B
20.
24.
Tercer Año de Secundaria
(PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO)
ap ít ul
o
ESTÁTICA I
C
LICEO
MONTERO
12
Objet ivo
-
Conocer las condiciones que deben cumplir las fuerzas que actúan sobre un cuerpo, para garantizar el equilibrio
mecánico de dicho cuerpo.
INTRODUCCIÓN
Los inicios de esta rama de la mecánica data de la época de los Egipcios y Babilonios, tal como lo muestran sus
fabulosas construcciones de pirámides, colosos, palacios, ... etc. Se dice con toda justicia que los fundadores de esta
ciencia fueron Arquímedes (287 - 212 a.C.) y Simón Stevin (1548 - 1620), quienes por sus contribuciones, en el original
estudio del equilibrio de los cuerpos, han permitido que la Estática se haya convertido en la columna vertebral de varias
ramas de la Ingeniería, como: la Civil, Mecánica, Minera, ... etc.
CONCEPTO
La Estática viene a ser la rama de la Mecánica que estudia las leyes y condiciones que deben cumplir los cuerpos
para encontrarse en estado de equilibrio.
EQUILIBRIO

Un cuerpo cualquiera se encuentra en equilibrio cuando carece de todo tipo de aceleración (a = 0). Existen dos
tipos de equilibrio.
1. Equilibrio estático: Cuando un cuerpo no se mueve


(V = 0 y a = 0)
a=0
reposo
Liceo Naval "Calm MONTERO"
V=0
2. Equilibrio cinético: Cuando un cuerpo se mueve en
línea recta a velocidad constante.
V
a=0
5
Est át ic a I
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO:
"Un cuerpo se encontrará en equilibrio, cuando la fuerza resultante que actúa sobre él, sea igual a cero; para esto, las
fuerzas componentes deben ser necesariamente coplanares y concurrentes".
FR  0

Forma práctica para determinar que FR = 0 en un cuerpo:
F () = F ()
F () = F ()
= suma
Pract iquemos
Bloque I
T
* Calcular el valor de la fuerza desconocida en cada gráfico,
si el sistema está en equilibrio.
24N
5.
F
1.
F=
60N
6N
42N
T=
20N
F
16N
2.
F=
F
6.
F=
17N
15N
T
12N
3.
F
24N
T=
7.
F=
28N
60N
12N
24N
16N
50N
4.
10N
P=
P
8.
P=
24N
P
6
Tercer Año de Secundaria
ELEMENTOS DE FÍSICA
3T
T
20N
T
20N
T
F
5
9.
F=
5.
T=
50N
24
20 N
2F
7F
5F
5
R
10.
R=
F
36
6.
T=
15N
T
APLICACIÓN EN POLEAS
12N
10N
10N
1.
T=
7.
T=
50N
T
14N
T
T
T
18N
2.
T=
8.
P=
50N
P
12N
12N
24N
3.
T=
9.
P=
T
18N
P
18N
18N
30N
4.
F=
30
F
10.
P=
P
Liceo Naval "Calm. MONTERO"
52N
7
Est át ic a I
Aplicación en barras
T
T
g
F
1.
T=
a) 70N
d) 105
24N
2T
T
2.
T=
b) 45
e) N.A.
c) 35
3. Si la esfera de 4,5 kg está siendo apretada contra el
techo. Determine la fuerza con que la esfera aprieta al
techo, si la fuerza "F" que sostiene a la esfera es 120 N.
(g = 10 m/s2)
36 N
g
3T
F
2T
T
3.
T=
60N
2T
b) 120
e) N.A.
c) 65
4. Un niño le aplica una fuerza de 40 N a un baúl según
como se muestra. Determine la reacción en el pared, si
el baúl pesa 90 N.
4T
T
a) 45N
d) 75
4.
T=
140N
4T
22N
T
90N
a) 20N
d) 40
2T
5.
T=
140N
b) 50
e) N.A.
c) 120
5. Un muchacho empuja un baúl de 100 N contra una pared
con una fuerza de 80 N. Determine la normal del piso
con el baúl.
Bloque II
1. Hallar la reacción del techo sobre el bloque de masa
5 kg, si se le sostiene con una fuerza de 80 N.
(g = 10 m/s2)
100N
a) 20 N
d) 40
g
b) 20
e) N.A.
c) 30
2. Si el bloque de masa 7 kg está siendo apoyado contra el
techo al cual se le ejerce una fuerza de 35 N. Determine
la fuerza aplicada sobre el bloque.
(g = 10 m/s2)
8
c) 100
6. Si un bloque de 25 N se encuentra suspendido por un
hilo al techo. Determine la tensión que aparece en el
hilo. (g = 10 m/s2).
F
a) 10N
d) 50
b) 50
e) 190
g
a) 20 N
d) 25
b) 15
e) N.A.
c) 50
Tercer Año de Secundaria