GUIA bachilleratoMOMENTODEUNA-FUERZA.pptx

Gráficos y ejercicios sobre momentos de una fuerza

1. MOMENTO DE UNA FUERZA Ejemplificar el concepto de momento de una fuerza, su fórmula de Cálculo y su aplicación en diversos escenarios. Descubrir la importancia del momento en la física y cómo afecta objetos en equilibrio. DT Elab. Diego Xavier Tana G.

2. Objetivos: Después de completar este modulo deberá. Definir y dar ejemplos de términos momento de torsión, brazo de momento, eje y línea de acción de una fuerza. Dibujar, etiquetar y calcular los brazos de momento de una variedad de fuerzas aplicadas dado un eje de rotación. Calcular el momento de torsión resultante en torno a cualquier eje dadas la magnitude y ubicaciones de las fuerzas sobre el objetos extendido. Elab. Diego Xavier Tana G.

3. Momento de una Fuerza El momento de torsion de un giro o Vuelta tiende a producir rotación. Las aplicaciones se encuentran en muchas herramientas communes en el hogar o la industria donde es necesario girar, apretar o aflojar objetos Elab. Diego Xavier Tana G.

4. Ejemplos de Aplicación del Momento Puertas Giratorias El momento de una fuerza se utiliza para diseñar puertas giratorias que puedan abrirse y cerrarse fácilmente con una ligera presión. Brazo de Palanca El momento se aplica en herramientas como las pinzas, las tenazas y las tijeras, donde la rotación es necesaria para el funcionamiento adecuado. Vehículos de Fórmula 1 El diseño de los vehículos de Fórmula 1 se basa en el momento de una fuerza para lograr una maniobrabilidad óptima en las curvas.

5. Factores que Afectan el Momento de una Fuerza Distancia de Aplicación de la Fuerza A medida que aumenta la distancia entre la línea de acción de la fuerza y el punto de giro, aumenta el momento. Magnitud de la Fuerza Cuanto mayor sea la magnitud de la fuerza, mayor será el momento generado. Ángulo de Aplicación El ángulo de aplicación de la fuerza también afecta al momento. Un ángulo de 90 grados genera el máximo momento posible.

6. Definición de Momento de una Fuerza El momento de una fuerza, también conocido como torque, es una medida de la capacidad de una fuerza para provocar una rotación en un objeto en particular. Se calcula multiplicando el valor de la fuerza por la distancia entre la línea de acción de la fuerza y el punto de giro. M=F.d M=Fr.sen θ Su unidad en el Sistema Internacional es el Newton por metro (N.m). Su dirección es perpendicular al plano formado por el vector de posición (r ) y la fuerza F. Su sentido viene determinado por la regla del sacacorchos. Positiva en sentido antihorario y negativo en dirección horario.

7. El momento de torsion determina tres factores: La magnitud de la fuerza aplicada La dirección de la fuerza aplicada La ubicación de la fuerza aplicada Magnitud de la fuerza La fuerza de 40 N-F produce el doble de torque de la fuerza de 20 N-F

8. El momento de torsion determina tres factores: La magnitud de la fuerza aplicada La dirección de la fuerza aplicada La ubicación de la fuerza aplicada Dirección de la fuerza Cada una de las fuerzas de 20N-f tiene un par diferente debido a las direcciones de la fuerza.

9. El momento de torsion determina tres factores: La magnitud de la fuerza aplicada La dirección de la fuerza aplicada La ubicación de la fuerza aplicada Ubicación de la fuerza Las fuerzas más cercanas al extremo de la llave tienen mayores momentos de torsión.

10. Unidades para el momento de torción El momento de torsion es proporcional a la magnitude F y la distancia r desde el eje. Por tanto, una formula tentative puede ser: Unidades: N.m o lb. ft Ejemplo: Elab. Diego Xavier Tana G.

11. Dirección del momento de torción El momento de torción es una cantidad vectorial que tiene magnitude dirección y sentido. Girar el mango de un destornillador en sentido de las manecillas del reloj y luego en sentido contrario avanzará el tornillo primero hacia adentro y luego hacia afuera. Elab. Diego Xavier Tana G.

12. Convención de signos para el momento de torsión Por Convención los momentos de torsión en sentido contrario a las manecillas del reloj son positivos y los momentos de torsión en sentido de las manecillas del reloj son negativos. Elab. Diego Xavier Tana G.

13. Línea de acción de una fuerza La línea de acción de una fuerza es una línea imaginaria de longitude indefinida dibujada a lo largo de la dirección de la fuerza. Elab. Diego Xavier Tana G.

14. El brazo de momento El brazo de momento de una fuerza es la distancia perpendicular desde la línea de acción a la fuerza del eje de rotación. Elab. Diego Xavier Tana G.

15. Cálculo del momento de torsión Elab. Diego Xavier Tana G.

16. Ejemplo1. Una fuerza de 80N actúa en el extremo de una llave de 12cm como muestra la figura. Encuentre el momento de torción. Elab. Diego Xavier Tana G. Extienda la línea de acción, dibuje, calcule r:

17. Ejemplo1 alternativo. Una fuerza de 80N actúa en el extremo de una llave de 12cm como muestra la figura. Encuentre el momento de torción. Elab. Diego Xavier Tana G. Descomponga la fuerza de 80N en components (x-y) como se muestra en la figura:

18. Cálculo del momento resultante. Elab. Diego Xavier Tana G.

19. Cálculo del momento resultante. Encuentre el momento de torsión resultante en torno al eje A para el arreglo que se muestra en la figura. Elab. Diego Xavier Tana G.

20. Cálculo del momento resultante. Parte N°2 Encuentre el momento de torsión debido a la fuerza de 30N en torno al mismo eje A Elab. Diego Xavier Tana G.

21. Cálculo del momento resultante. Parte N°2 Finalmente considere el momento de torsión debido a la fuerza de 40N Elab. Diego Xavier Tana G.

22. Cálculo del momento resultante. Encuentre el momento de torsión resultante en torno al eje A para el arreglo que muestra la figura. Elab. Diego Xavier Tana G.

23. Par de fuerzas Un par de fuerzas es un conjunto de fuerzas paralelas de igual valor y sentido contario. El efecto conjunto de ambas es el de provocar el giro del cuerpo sobre el que actúan. M = FR.sen 90° Su modulo depende del radio R del volante y del valor de la fuerza F . Su dirección es perpendicular al plano del volante. Su sentido viene determinado por el avance del sacacorchos al girar el vector de posición (dirigido desde el centro del volante hasta el origen de la fuerza). El valor total del momento, al tener ambos el mismo sentido será: M = 2FR

24. Propiedades del par de fuerzas En general, los pares de fuerzas cumplen con las siguientes características: Se puede trasladar un par de fuerzas siguiendo la dirección de las fuerzas del sistema y el efecto que provoca no varia. También se puede trasladar un par de fuerzas a otro plano paralelo, ya que el efecto producido será el mismo. Cuando el cuerpo rígido gira sobre el punto medio, se puede transformar un par de fuerzas en una única fuerza equivalente que genere el mismo momento. Matemáticamente, se puede sustituir un par de fuerzas por un sistema equivalente con unas fuerzas de diferente magnitud y un brazo de diferente longitud, basta con conservar el momento de fuerza generado.

25. Conclusiones El momento de una fuerza es una herramienta esencial para comprender y analizar el movimiento y la estabilidad de objetos en nuestro entorno. Su aplicación abarca desde la ingeniería y el diseño, hasta el rendimiento de vehículos y herramientas. ¡Explora el fascinante mundo del momento de una fuerza y amplía tus conocimientos en física!

26. Definición de fuerza Fuerza es toda acción capaz de alterar el estado de reposo o de movimiento de los cuerpos o de producir en ellos alguna deformación. Es una magnitud Física vectorial que nos da la medida de la interacción entre los cuerpos. Unidad de fuerza Un newton es la fuerza que debe aplicarse a un cuerpo de un kilogramo de masa para que incremente su velocidad 1 m/s cada segundo.

27. El peso de los cuerpos Se denomina peso de un cuerpo a la fuerza de atracción gravitatoria que la Tierra ejerce sobre el. Causas del movimiento Un cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme si no actúa ninguna fuerza sobre el, o si la resultante de las fuerzas que actúan es nula. Primera ley o ley de la inercia Sobre un cuerpo siempre actúa alguna fuerza (su peso, el rozamiento…). Sí la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo es nula, la situación equivale a que no actúe ninguna fuerza sobre el. Para que un cuerpo se mantenga en MRU debe actuar sobre el una fuerza que se oponga a la de rozamiento y la neutralice.

28. Si sobre un cuerpo actúa una fuerza resultante, , este adquiere una aceleración, , directamente proporcional a la fuerza aplicada, siendo la masa, m, del cuerpo la constante de proporcionalidad. Segunda ley o ley fundamental de la dinámica Si la fuerza resultante sobre el cuerpo es cero, su aceleración también será cero y este permanecerá en reposo o en MRU como afirma la primera ley. Si la fuerza resultante es diferente de cero, la aceleración tiene la misma dirección y sentido que la fuerza resultante.

29. TERCERA LEY DE NEWTON Cuando un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B (llamado acción), este responde a un cuerpo A ejerciciendo una fuerza de igual valor, pero de sentido contrario (llamada reacción) La ley de acción y reacción supone que las fuerzas como resultado de una interacción, actúan siempre por parejas. Las fuerzas de acción y reacción aparecen simultáneamente, pero no se anulan entre sí al actuar sobre objetos diferentes, por eso provocan efectos distintos. La tercera ley de Newton explica fenómenos tan cotidianos como por ejemplo, por qué podemos movernos cuando caminamos, por qué avanzan los aviones o cohetes por qué rebota una pelota si lanzamos contra una pared, etc.

30. TERCERA LEY DE NEWTON Cuando un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B (llamado acción), este responde a un cuerpo A ejerciciendo una fuerza de igual valor, pero de sentido contrario (llamada reacción) Se puede trasladar un par de fuerzas siguiendo la dirección de las fuerzas del sistema y el efecto que provoca no varia. También se puede trasladar un par de fuerzas a otro plano paralelo, ya que el efecto producido será el mismo. Cuando el cuerpo rígido gira sobre el punto medio, se puede transformar un par de fuerzas en una única fuerza equivalente que genere el mismo momento. Matemáticamente, se puede sustituir un par de fuerzas por un sistema equivalente con unas fuerzas de diferente magnitud y un brazo de diferente longitud, basta con conservar el momento de fuerza generado.

31. COMPOSICIÓN DE FUERZAS Componer fuerzas es hallar una fuerza llamada neta o resultante (F neta ) que produce el mismo efecto que todas las fuerzas ( o componentes ) que actúan mutuamente sobre un cuerpo

32. DESCOMPOSICIÓN DE FUERZAS Consiste en obtener dos fuerzas llamadas componentes cuyo efecto conjunto sobre un cuerpo es el mismo que el de la fuerza inicial

33. Fuerzas concurrentes

34. COMPOSICIÓN DE FUERZAS La fuerza resultante es la fuerza que produce sobre un cuerpo el mismo efecto que el sistema de todas las fuerzas que actúan sobre el, es decir, la suma vectorial de las fuerzas del sistema. Se puede trasladar un par de fuerzas siguiendo la dirección de las fuerzas del sistema y el efecto que provoca no varia. También se puede trasladar un par de fuerzas a otro plano paralelo, ya que el efecto producido será el mismo. Cuando el cuerpo rígido gira sobre el punto medio, se puede transformar un par de fuerzas en una única fuerza equivalente que genere el mismo momento. Matemáticamente, se puede sustituir un par de fuerzas por un sistema equivalente con unas fuerzas de diferente magnitud y un brazo de diferente longitud, basta con conservar el momento de fuerza generado.