El concepto de la estática

ESTUDIANTES: Baspineiro Barrios Marco Antonio.

Tarija-Bolivia

ESTATICA

CONCEPTO.- La estática es la parte de la mecánica que se ocupa del estudio y como llegar al equilibrio de las fuerzas en oportunidad de un cuerpo en reposo. Por esta cuestión es que la estática resulta ser una materia indispensable en carreras y trabajos como los que llevan a cabo la ingeniería estructural, mecánica y de construcción, ya que siempre que se quiera construir una estructura fija, como ser, un edificio, en términos un poco más extendidos, los pilares de un rascacielos, o la viga de un puente, será necesario e indiscutible su participación y estudio para garantizar la seguridad de aquellos que luego transiten por las mencionadas estructuras.

HISTORIA.- La estática está altamente ligada con la física, por lo tanto en cada cosa que nos rodea en este mundo encontramos la estática, pero estoy seguro que muy pocos se preguntan ¿cómo se descubrió la estática? Bueno, es muy sencillo, viene de la persona conocida como “el padre de la física”, Isaac Newton…La importancia de Newton para el pensamiento científico occidental es considerable. y no en vano sus dos principales obras, Philosophiaenaturalis principia mathematica (1687) y Opticks (1707) son tenidas por Kuhn como ejemplos de paradigmas científicos, pues componen sistemas completos con los que se interpreta el trabajo de los científicos posteriores. En los Principia, publicados por insistencia (y financiación) de su gran amigo y astrónomo Edmond Halley, parte de tres axiomas del movimiento, que se infieren de las experiencias de Galileo del movimiento de los proyectiles: la inercia, la composición de velocidades y la conservación del impulso. Y haciendo uso del cálculo infinitesimal obtiene sus famosas tres leyes dinámicas. La primera es la Ley de la inercia: un cuerpo se encuentra en reposo o en movimiento rectilíneo y uniforme de forma indefinida si sobre él no actúa ninguna fuerza. La segunda es conocida como la Ley fundamental de la dinámica: la aceleración que produce una fuerza en un cuerpo es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza e inversamente proporcional a su masa, que matemáticamente toma la expresión F = m.a. Por último, la Ley de acción y reacción establece que si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro (acción), el otro ejerce exactamente la misma fuerza, pero en sentido contrario, sobre el primero (reacción).

Se preguntarán… ¿y dónde quedó la estática? La estática no es simplemente que lo contrario de la dinámica y por lo tanto si la dinámica es el estudio del movimiento, la estática es el estudio de la partícula en equilibrio… Esto quiere decir que por medio de la estática se podrá determinar la resistencia de los cuerpos sometidos a fuerzas y muchas cosas más. Desde los inicios del estudio de la física por Isaac Newton hasta hoy en día muchos científicos han descubierto más y más usos de la estática para la vida diaria y laboral en proyección de la ingeniería. Y Hoy gracias a ella, hemos evolucionado más.

DESARROLLO.- En el desarrollo de la estática consideraremos situaciones de equilibrio de cuerpos rígidos, es decir que no se deforman. En rigor no existen cuerpos sin deformables, de manera que la aplicación de las leyes de la estática es una aproximación que es buena si las deformaciones son despreciables frente a otras dimensiones del problema. El tema de la estática de cuerpos deformable es el tema de otros cursos.

Si el cuerpo rígido permanece en equilibrio con el sistema de fuerzas exteriores aplicado, entonces para que todas las partículas estén en equilibrio es suficiente que tres de sus partículas no colineales estén en equilibrio. Las demás no pueden moverse por tratarse de un cuerpo rígido. Las condiciones bajo las cuales un cuerpo rígido permanece en equilibrio son que la fuerza externa resultante y el torque externo resultante respecto a un origen arbitrario son nulos

ESTRUCTURAS.- Es el conjunto de elementos resistentes, convenientemente vinculados entre sí, que accionan y reaccionan bajo los efectos de las cargas. Su finalidad es resistir y transmitir las cargas del edificio a los apoyos manteniendo el espacio arquitectónico, sin sufrir deformaciones incompatibles. Exigencias básicas de las Estructuras: Los requisitos o exigencias básicas que una estructura debe cumplir son:

EQUILIBRIO: Se identifica con la garantía de que el edificio no se moverá. Tienen cierto grado de movimiento, pero comparado a las dimensiones del edificio los desplazamientos de este edificio son tan pequeños que a simple vista parece inmóvil y sin deformación alguna. Un cuerpo no se mueve en una sola dirección, si se aplican otras fuerzas de igual magnitud y dirección aplicada en sentido contrario lo anulan. Cuando esto sucede se dice que el cuerpo está en equilibrio. ESTABILIDAD: Se relaciona con el peligro de movimiento inaceptable del edificio en su totalidad.

TIPOS DE ESTRUCTURAS.

• Armazón: Estructura construida con barras. Ej: Torre eléctrica, un esqueleto, etc.

• Laminar: Estructura construida con láminas (con rigidizadores). Ej: Lata, coche, silla de plástico.

Nota: La mayoría de las estructuras son mixtas (armazón + láminas), Ej: mesa de la clase, edificios.

FUERZAS PRINCIPALES EN ESTRUCTURAS.

Hay dos tipos de fuerzas en estructuras: Fuerzas interiores (esfuerzos) y fuerzas exteriores (cargas).

Ejemplo: sostener un cubo de agua con el brazo: F.ext.= carga= cubo // F.int. = esfuerzo = músculo brazo.

FUERZAS INTERIORES = Esfuerzos (Esfuerzos = Fuerzas de reacción dentro de la pieza)

• Tracción: (estirar) Ej.: En un chicle; en una cuerda.

• Compresión: (comprimir) Ej.: En la plastilina; en una piedra.

• Cortante: (cortadura, cizalla) Ej.: El efecto de unas tijeras.

• Flexión: (doblar) Ej.: En una regla.

• Torsión: (Torcer) Ej.: En una fregona.

• Pandeo: (Flexión lateral-por compresión) Ej.: En las Patas de una silla.

FUERZAS EXTERIORES = cargas:

• Estáticas (peso de la estructura, muebles, etc.)

ESTRUCTURAS RÍGIDAS.

Una estructura podrá resistir los

...