APLICACION DE LA ESTÁTICA


En estática, la atención se dirige a una descripción de las fuerzas que se ejercen sobre cuerpos rígidos en reposo, si bien también se considera la estática de fluidos. Una vez decidido que cuerpo o combinación de cuerpos hay que analizar, se aisla este cuerpo o combinación de cuerpos de todos los cuerpos que le rodean. Este aislamiento se logra mediante el diagrama para sólido libre (Diagrama de cuerpo libre), que es una representación esquemática del cuerpo o conjunto de cuerpos aislados en la que figuran todas las fuerzas aplicadas a el por otros cuerpos que se consideran suprimidos. Solamente después de haber trazado con cuidado dicho diagrama se podrán llevar a cabo los cálculos de las diversas fuerzas.
Una gran aplicacion de la estatica que resulta interesante es la construccion de megaestructuras como puentes de grandes dimensiones. 




Foto tomada de: http://new.taringa.net/posts/noticias/4063864/Top-de-lo-mas-grande.html






Sector metalúrgico

Los estudios de ingeniería no existe ninguna materia que juegue un papel más importante que la mecánica. Puede decirse que los primeros estudios de esta materia constituyen los primeros trabajos de ingeniería. La investigación y desarrollo modernos del campo de las vibraciones, de la estabilidad, de la resistencia de estructuras y maquinas de los cohetes y naves espaciales, control automático, fabricación de motores, circulación de fluidos.

Por  eso es que aquí hay un ejemplo en la aplicación de la estática un horno metalúrgico. Se elimina el calor producido por máquinas, hornos, etc., así como humos y gases y aumento de productividad al disponer de temperaturas confortables. Las máquinas herramientas trabajan con exactitud al tener una temperatura ambiente adecuada.




Su importancia reside en que una vez trazados los diagramas y obtenidas sus ecuaciones, se puede decidir el material con el que se construirá, las dimensiones que deberá tener, límites para un uso seguro, etc., mediante un análisis de materiales. Por tanto, resulta de aplicación en la ingeniería.
HERNANDEZ REYES CUAUTHEMOC
3MM1

::::::EL GRAN DRAGO:::::




Una aplicación muy poco común de la estática es la estática de árboles. Los árboles tienen una gran estática en su naturaleza. Existe un caso en particular muy interesante. La  Universidad de STUTTGART estudió la estática del gran drago de Icod de los Vinos,seguramente el más grande y antiguo de los ejemplares existentes de esta especie, que viene desde la era terciaria y es originario de las  Islas Canarias. El drago es el símbolo de las Islas Canarias; los escudos de las ciudades La Orotava e Icod de los Vinos están adornados con dragos.

El gran drago ha estado en peligro de caer y por esta razón fue estudiado muy a fondo por investigadores.
Al gran drago se le han hecho pruebas de  carga, de material, y de su estructura, que presenta serio deterioro en la parte inferior de su tronco por hongos y muchos tipos de infecciones.

Aunque parezca impactante el armazón que detiene, el árbol por sí mismo hace que la estática sea inmejorable.

En la estructura de todo árbol, su raíz y su tronco son esenciales ya que evitan que el árbol se caiga por los fuertes vientos, razón principal de que los árboles se derrumben.

En lo que a la estática se refiere, el gran drago presenta la cabeza del tronco y  grandes orificios en la corteza que son su punto débil. Según las investigaciones de STOEHREL y CANTERS, en la zona de la cabeza del tronco aparecen las mayores fuerzas o tensiones. Por esto, se debe evitar por todos los medios que la parte final de la chimenea (que es una parte hueca que tiene el drago en el inteior de su tronco) se pudra.. En este punto es donde se parten, en caso de deterioro, los dragos.

El enorme peso que sostiene el drago es principalmente por la acumulación de agua y a las fuerzas de las raíces que actúan para que el viento no lo haga caerse es un peligro latente ya que el drago pesa mas de 65 toneladas y mide 19.5 m de alto.




Pero a pesar de su gran deterioro y tener mas de 365 años de vida el drago ha sobrevivido a un huracán. Esto demuestra que la naturaleza es la más sabia en estática y sabe colocar con exactitud milimétrica las fuerzas y momentos que afectan al árbol para su beneficio.

El gran drago ha estado en peligro de caer y por esta razón fue estudiado muy a fondo por investigadores.
Al gran drago se le han hecho pruebas de  carga, de material, y de su estructura, que presenta serio deterioro en la parte inferior de su tronco por hongos y muchos tipos de infecciones.

Aunque parezca impactante el armazón que detiene, el árbol por sí mismo hace que la estática sea inmejorable.

En la estructura de todo árbol, su raíz y su tronco son esenciales ya que evitan que el árbol se caiga por los fuertes vientos, razón principal de que los árboles se derrumben.

En lo que a la estática se refiere, el gran drago presenta la cabeza del tronco y  grandes orificios en la corteza que son su punto débil. Según las investigaciones de STOEHREL y CANTERS, en la zona de la cabeza del tronco aparecen las mayores fuerzas o tensiones. Por esto, se debe evitar por todos los medios que la parte final de la chimenea (que es una parte hueca que tiene el drago en el inteior de su tronco) se pudra.. En este punto es donde se parten, en caso de deterioro, los dragos.

El enorme peso que sostiene el drago es principalmente por la acumulación de agua y a las fuerzas de las raíces que actúan para que el viento no lo haga caerse es un peligro latente ya que el drago pesa mas de 65 toneladas y mide 19.5 m de alto.

Pero a pesar de su gran deterioro y tener mas de 365 años de vida el drago ha sobrevivido a un huracán. Esto demuestra que la naturaleza es la más sabia en estática y sabe colocar con exactitud milimétrica las fuerzas y momentos que afectan al árbol para su beneficio.

¡Bendita Estática!




Así es, bendita sea la estática porque gracias a ella tenemos energía eléctrica en nuestros hogares… y ¿Cómo es eso posible?

Torre de energía eléctrica
Pues bien, como ya han apreciado en los demás artículos de mis compañeros, se hace mención de los términos “armaduras” y “estructuras”. Basándome en estos conceptos les explicaré cómo a través de la estática tenemos luz.
Como bien sabrán, la energía eléctrica se transporta en torres de energía eléctrica a las respectivas subestaciones eléctricas. Estas torres son las que vemos a un lado de las carreteras y tienen una forma característica de estar enlazadas a lo largo de su estructura por varios soportes.
Estos soportes son los que le brindan la estabilidad estática y por lo cual no pueden venirse abajo en condiciones normales. Además, la torre al estar constituida por estos soportes puede considerársele como una armadura. Y como ya han visto en los demás artículos existen métodos para analizar este tipo de armaduras con el fin de mantenerlas siempre en un equilibrio estática.

En este caso podemos observar cómo una empresa orgullosamente mexicana (CFE) se apoya de los conocimientos estáticos para darnos nuestra tan preciada luz y ganar un varote. Otro uso de la estática por el cual CFE realiza su sistema de suministro eléctrico, es mediante las hidroeléctricas. Aquí Comisión Federal utiliza los conocimientos de la hidrostática para la transformación de la energía mecánica en energía eléctrica.

Y pues además de las torres eléctricas y centrales hidroeléctricas, la estática también está presente en los postes de luz que encontramos por las calles. La estática ayuda a mantener estos poste en condiciones normales en equilibrio estático, y digo “condiciones normales” porque cuando el típico conductor borracho choca con un poste, pues obvio lo tira.

Como ven CFE utiliza la estática en gran parte de su proceso de suministro de energía eléctrica, ya vez cómo la estática sí que es muy importante, y aplicándola como se debe hasta te deja una excelente ganancia, y si no me crees pregúntale a CFE, una empresa estática de clase mundial.




Física 108 - Estabilidad del equilibrio



Publicado por: RODRIGUEZ BAUTISTA FRANCISCO MANUEL

APLICACIONES DE LA ESTATICA

Estabilidad del equilibrio
El análisis de la estabilidad del equilibrio puede llevarse a cabo estudiando los mínimos y máximos locales (extremos locales) de la función de energía potencial.
Un resultado elemental del análisis matemático dice una condición necesaria para la existencia de un extremo local de una función diferenciable es que todas las derivadas primeras se anulen en algún punto. Para determinar problemas unidimensionales, comprobar si un punto de equilibrio es estable, inestable o indiferente implica verificar las derivadas segundas de la energía potencial:
  • Un punto es de equilibrio inestable, si la segunda derivada de la energía potencial < 0 y por tanto la energía potencial tiene un máximo local.
  • Un punto es de equilibrio indiferente o neutral, si la segunda derivada = 0, entonces encontramos una región donde la energía no varía.
  • Un punto es de equilibrio estable si la segunda derivada > 0 y por tanto la energía potencial tiene un mínimo local.
ALGUNOS EJEMPLOS 

Un patinador toma una curva de 8 metros de radio con una velocidad de 36 km /h. ¿ Qué inclinación debe llevar para estar en equilibrio dinámico ?.
Para estar en equilibrio dinámico, la suma de todas las fuerzas y el momento total , incluidas las fuerzas de inercia, deben ser cero.
P  peso del cuerpo
Fc  fuerza centrífuga
Fr  fuerza de rozamiento
Rn  reacción normal del suelo
S F = 0    ®    Fr = Fc      Rn = P
S M = 0    ®    P.d. cos q = Fc .d. sen q   ®   tg  q = p /Fc = m.g /(m.v2/R) = g.R / v2 
es decir la suma del peso con la fuerza centrífuga debe pasar por el punto de apoyo.
En este caso:    q = arc tg (9'8.8 /102) = 38º

Un camión tiene una anchura de 2 m y su centro de masas está a  1'50 m de altura. Determinar qué velocidad máxima debe llevar para no volcar en una curva de radio 30 m.
Las fuerzas de rozamiento, Fr, no ejercen ningún momento respecto aal punto O.
Para que el camión no vuelque el momento del peso, P, respecto al punto O debe ser mayor que el momento de la fuerza centrífuga, Fc :
Mo (P) ³ Mo(Fc®    P. d /2 ³ Fc .h  ®    m. g. d /2 ³ m. v2 .h /R
v2 £  g. d. R /(2.h)  ®    v £  [ g. d. R /(2.h) ]1/2 
En este caso:  v £  [ 9'8. 2. 30 /(2.1'5) ]1/2 = 14 m /s
El resultado no depende de la masa del camión pero si de su anchura y de la posición del centro de masas




Realizado por: RODRIGUEZ BAUTISTA FRANCISCO MANUEL 

La Estática en Movimiento




¡Hola qué tal lector estático! Antes de disfrutar las fiestas decembrinas comentaré sobre algunas aplicaciones de la Estática que considero muy importante y que en la mayoría de las ocasiones ni nos damos cuenta que es gracias a esta ciencia física. Y pues era indispensable mencionar los usos de la Estática, porque esta bonita ciencia no sólo son cálculos de sumatorias de fuerzas en x, en y o de momentos, también nos brinda considerables servicios prácticos.

Retomando un poco lo mencionado en mi primer artículo (¿Señor Newton para qué nos sirve la Estática?), la Estática estudia a los cuerpos quietos, sin movimiento. Un ejemplo de esto es el puente que puedes apreciar como fondo de nuestro blog. Que en términos estáticos es denominado como armadura. Estas armaduras se construyen y calculan con el fin de nunca ser derrumbadas, o sea que a pesar del paso del tiempo SIEMPRE estén quietas. De la misma manera como la Estática nos permite edificar este tipo de estructuras, asimismo nos ayuda a seleccionar el material más idóneo con el que será construido la armadura.


Torre Eiffel
Ejemplo claro de lo mencionado es la famosísima Torre Eiffel construida a base de hierro forjado, puesto que este material es duro, maleable y con facilidad de ser aleado con otros metales. Gracias a este material es posible contemplar siempre en perfecto estado a esta estructura tan estática y con una estética impresionante. Otra cuestión de gran relevancia es al fenómeno de dilatación que sufren los cuerpos a causa de la variación de la temperatura; en el caso de la Torre Eiffel, ésta no tiene la misma altura durante invierno que durante el verano, y sin embargo este fenómeno no afecta su equilibrio estático (Si quieres ver más información de la variación de la altura de la Torre Eiffel haz clic aquí).



Otra aplicación que contemplamos en nuestra Ciudad de México es el segundo piso de Periférico, que al igual que los ejemplos anteriores cumple con las leyes de la estática (eso es lo que esperamos todos). Aquí un video aéreo de la construcción de esta grandiosa estructura. Vale la pena verlo y te entretendrás con la conversación de los operadores.


Video extraído de Youtube.com 

Puente Golden Gate
La Estática también es responsable de la construcción del famoso puente Golden Gate ubicado en San Francisco, California. Siendo uno de los puentes colgantes más largos del mundo, el Golden Gate es también una armadura estáticamente muy estable; a no ser que Magneto se encuentre cerca y lo destruya… LOL (Si te interesa conocer los puentes colgantes más largo del mundo haz clic aquí).

Y así podría enumerar cuantiosas estructuras que apoyadas en la Estática son importantes aplicaciones que en nuestra vida cotidiana se nos son tan familiares, como son el edificio más alto del mundo, Burj Khalifa, la Ópera de Sidney, el Empire State, la Torre de la Libertad, el Big Ben y el estadio de futbol más grande del mundo, el Estadio Rungrado May Day, entre otras estructuras igual de importantes.


Nuevamente hago la interrogante, ¿Te habrías imaginado que el estudio de los cuerpo quietos sería tan basto y con tantas aplicaciones? En lo personal, ni me lo imaginaba...