Fundamentos de Mecánica y Estática: Conceptos y Sistemas de Fuerzas

1. La mecánica

Es la ciencia que estudia las fuerzas que originan los estados de equilibrio o de movimiento en los cuerpos. Se divide en:

• Estática: condiciones que deben cumplir las fuerzas que actúan sobre un cuerpo para que este se encuentre en equilibrio.
• Dinámica: estudio del movimiento de los cuerpos producido por las fuerzas aplicadas a ellos.
• Cinemática: estudio del movimiento de los cuerpos sin tener en cuenta las fuerzas.

Grafostática

Estudia las condiciones necesarias para establecer un equilibrio en un sistema de fuerzas empleando trazos geométricos.

2. Conceptos fundamentales

• Partícula: cantidad muy pequeña de materia que ocupa un solo punto en el espacio.
• Sólido rígido: combinación de partículas que tienen posiciones fijas unas con respecto a otras.
• Fuerza: representa la acción de un cuerpo sobre otro y se caracteriza por su punto de aplicación, dirección, módulo y sentido. Se representa mediante un vector fuerza.

3. Sistemas de fuerzas

Es el conjunto de fuerzas que actúan sobre un cuerpo. Se denominan fuerzas componentes a todas las fuerzas que forman el sistema. Sus clases son:

• Colineales: situadas sobre la misma recta de acción.
• Concurrentes: cuando las rectas de acción se cortan en un mismo punto.
• Coplanarias: cuando las fuerzas están en el mismo plano.
• No coplanarias: las fuerzas se cruzan en el espacio.
• Equipolentes: formado por fuerzas paralelas con el mismo módulo y dirección.

4. Resultante

La resultante es la acción conjunta del total de las fuerzas que integran el sistema. Dos o más sistemas con la misma resultante y recta de acción se denominan sistemas equivalentes.

5. Equilibrio de un sistema

El sistema está en equilibrio cuando a la resultante se le opone otra fuerza llamada fuerza equilibrante.

6. Principios de la estática

• La resultante de dos fuerzas es igual a la diagonal del paralelogramo formado por ellas.
• Cualquier fuerza puede desplazarse a lo largo de su recta de acción.
• Dos fuerzas en la misma recta, de igual intensidad y sentido opuesto, se equilibran.
• Si a un sistema se le quita o se le añade otro sistema en equilibrio, no se modifica el estado del cuerpo.
• Cualquier sistema de fuerzas puede ser reemplazado por su resultante.