Mecánica – estática
Introducción gunt
1
La estática es el estudio del efecto
de las fuerzas sobre cuerpos rígidos
que se encuentran en equilibrio.
Se dice que dos fuerzas se encuentran
en equilibrio cuando son de igual
magnitud, se orientan en dirección
opuesta y poseen la misma línea de
acción. En la estática, un cuerpo se
considera rígido cuando las deforma-
ciones que sufre debido a las fuerzas
que actúan sobre él se consideran
insignifi cantemente pequeñas en
comparación con las dimensiones
del cuerpo.
La principal tarea de la estática es
analizar el equilibrio de fuerzas en los
cuerpos o en los sistemas mecánicos.
En base a los axiomas de la mecánica,
la mecánica de los cuerpos rígidos
trata, entre otros aspectos, la
equivalencia y el equilibrio de los
sistemas de fuerzas, el cálculo del
centroide, las fuerzas internas y los
momentos internos en barras y
celosías, así como los problemas de
rozamiento. Por norma general, se
tienen en cuenta estructuras
portantes que se encuentran en
reposo y que, debido a su función,
deben mantener dicho reposo.
La estática no contempla las carac-
terísticas de los materiales, dicha
consideración se aborda en el ámbito
de la resistencia de materiales.
La fuerza como causa de movimientos y/o deformaciones se describe por su valor,
por la posición de la línea de acción y por la dirección a lo largo de la misma. Las fuer-
zas se clasifi can teniendo en cuenta diferentes aspectos:
Axioma de la inercia:
todo cuerpo permanece en reposo o en estado de movi-
miento rectilíneo y uniforme siempre que no actúe sobre él
ninguna fuerza que le haga modifi car este estado.
Axioma del desplazamiento:
dos fuerzas que tienen el mismo valor, la misma línea de
acción y la misma dirección, pero que, sin embargo, tienen
puntos de aplicación diferentes, provocan el mismo efecto
sobre un cuerpo rígido; es decir, son equivalentes. En otras
palabras: el vector de fuerza se puede desplazar a lo largo
de la línea de acción.
Axioma del paralelogramo:
el efecto de dos fuerzas con un punto de aplicación común
equivale al efecto de una única fuerza, cuyo vector se
obtiene como diagonal en un paralelogramo y que tiene el
mismo punto de aplicación que las fuerzas.
Axioma de la reacción:
Si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro cuerpo (acción),
esto provoca que el segundo cuerpo ejerza a su vez una
fuerza sobre el primero (reacción) que tenga el mismo valor
y la misma línea de acción que la primera fuerza pero en
sentido contrario.
Subdivisión según la dimensión
Subdivisión según el origen
Fuerza física o fuerza activa (F, q): actúa de forma activa sobre un cuerpo (p. ej. la fuerza por peso, la presión del aire,
la carga por nieve)
Fuerza de reacción (AV, AH, BV): actúa en dirección opuesta a la fuerza física y hace que el cuerpo se mantenga en equilibrio
(p.ej. fuerza normal FN, fuerza de apoyo, fuerza de adherencia)
Subdivisión por sistemas
Fuerza interna: se obtiene mediante el corte teórico de un cuerpo. Esta fuerza actúa sobre las partículas de un cuerpo o
sistema (fuerza normal N, esfuerzo cortante Q, momento fl ector M).
Fuerza externa: actúa sobre un cuerpo desde fuera (p.ej. fuerza por peso, presión del aire, carga por nieve, fuerza de
adherencia, fuerza de apoyo)
Conceptos fundamentales de la estática
Axiomas de la estática
Fuerza de área: incide sobre un área o
a modo de esfuerzo de compresión (pre-
sión de agua sobre un muro de conten-
ción, carga por nieve sobre un tejado)
Fuerza de punto:
incide únicamente sobre un punto
(idealización en la mecánica)
Fuerza de volumen:
se distribuye sobre el volumen de
un cuerpo (fuerza por peso, fuerzas
eléctricas y magnéticas)
Fuerza de línea/carga uniforme:
fuerza distribuida a lo largo de una línea
(idealización en la mecánica)
FG fuerza por peso, q carga por nieve, A y B fuerzas de apoyo, índice V fuerzas verticales, índice H fuerzas horizontales,
N fuerza normal Q esfuerzo cortante, M momento fl ector
Conocimientos básicos
Estática
FG
AH
AVBVAVBV
q
AH
AH
AVBV
FG
Q
Q
M
F1F2
F4
F3
F12 = F21
∑ F = 0
F1
F2
FR
F12 F21
1
2
M
NN
013012
