Introducción a la estática
Presentación del tema
Generar estructuras que deben soportar pesos, que se traducen en fuerzas aplicadas a las mismas, es una actividad común para los arquitectos y los ingenieros (civiles, topógrafos, de minas o mecánicos, entre otros), mediante el reconocimiento del efecto que las fuerzas puedan tener sobre puentes o edificios, presas o techumbres, entre otras estructuras. Lo anterior, con la intención de buscar lograr la seguridad para el usuario de estas, procurando la economía en su realización.
En el caso de las y los estudiantes de tales licenciaturas, dicho proceso es aprendido a partir de la Estática, la ciencia del estudio de los efectos externos de las fuerzas sobre las estructuras, denominadas en esta disciplina como cuerpos rígidos.
Objetivos didácticos de la clase
- Presentar a las y los estudiantes los contenidos de la UDA Estática, de manera que pueda tener un panorama global de los mismos y la relación que presentan entre ellos.
- Reconocer por las y los estudiantes el alcance de los conocimientos previos respecto de álgebra, geometría y trigonometría.
Contenido didáctico
Presentación de los contenidos
Introducción a los contenidos del curso estática
La clase digital 1 «Introducción a la Estática” tiene la finalidad de dar a las y los estudiantes un panorama sobre el contenido de la UDA; asimismo, presenta una evaluación diagnóstica de los conocimientos y las habilidades matemáticas con las que deben contar previamente, como son álgebra (saber despejar incógnitas, principalmente); sobre geometría plana (conocimiento de los ángulos, su medición y la forma en que se presentan en las principales figuras geométricas planas); y sobre trigonometría (obtención de lados o ángulos de un triángulo por funciones trigonométricas; leyes de los triángulos; o teorema de Pitágoras).
En toda ciencia corresponde iniciar su estudio con los conceptos que le son propios, por ello, en la clase digital 2, denominada “Estática. Conceptos fundamentales”, se establecen los conceptos de Física, Mecánica, Estática, Cuerpo Rígido, Fuerza, Vectores, Leyes del Equilibrio, que permitirán a las y los estudiantes saber a qué se refiere la Estática y sus diferentes partes.
En la clase digital 3, “Sistemas de fuerzas y su clasificación”, se establece la categorización de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo, conforme estas se apliquen a partir de un punto común o no, o se aplican en un mismo plano o espacialmente (varios planos), conocimiento fundamental para encontrar el efecto resultante de dicho sistema de fuerzas, que puede traducirse en el movimiento lineal del cuerpo (translación) o el movimiento alrededor de un eje (rotación), según el punto de aplicación de las fuerzas en el cuerpo.
Reconocida la fuerza como un efecto sobre el equilibrio o reposo de un cuerpo, al aplicar un sistema de fuerzas se generan un conjunto de efectos que debemos prever en el cuerpo para mantener su estado de reposo o movimiento nulo. Lo anterior se logra en la clase digital 4, “Operaciones con fuerzas”, donde se establece el concepto de fuerza resultante, cuyo efecto es equivalente al generado por el sistema de fuerzas; y la cual es determinada a partir de métodos gráficos y/o métodos algebraicos (donde intervienen los conocimientos previos de álgebra, geometría plana y trigonometría), generándose operaciones con las fuerzas, como son las sumas o las restas de estas.
Como la finalidad de la Estática es predecir el resultado de un sistema de fuerzas aplicadas a un cuerpo y con ello mantener el equilibrio o reposo del cuerpo, en la clase digital 5 “Resultantes y equilibrio de los sistemas de fuerzas”, se introduce el concepto de fuerza equilibrante, de igual magnitud a la fuerza resultante, y se hace uso de las Leyes del Equilibrio de los Cuerpos para determinar dicha fuerza.
Para comenzar, te pido que visualices el siguiente video:
Examen diagnóstico
Las y los estudiantes de la UDA Estática deben tener conocimientos mínimos de álgebra, geometría plana y trigonometría, por lo que es importante que resuelvas el siguiente examen diagnóstico que te ubicará en el nivel de conocimiento de las citadas disciplinas, necesarias para la resolución matemática de los problemas propuestos en Estática.
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Ideas relevantes de la clase digital
La Estática, o ciencia del equilibrio de los cuerpos, busca reconocer los efectos que tendrá la aplicación de las fuerzas sobre los cuerpos.
Al conocer las Leyes de Newton y sus implicaciones en el equilibrio o reposo de los edificios y otras estructuras usadas en la construcción, nos permite entender que, para equilibrar las fuerzas actuantes sobre estos cuerpos, cuyo efecto se puede resumir en una sola fuerza conocida como Resultante, esto se realiza con otra de sentido opuesto e igual magnitud a la que llamamos Equilibrante.
Para lograr lo anterior, es esencial que poseas los conocimientos mínimos de álgebra, geometría plana y trigonometría, adquiridos durante el nivel educativo medio.
Para saber más, realiza la lectura siguiente:
- Ching & Adams. (2006). Guía de construcción ilustrada. P. 2.08-2.12