MECÁNICA VECTORIAL PARA INGENIEROS [PDF]
ESTÁTICA
Autor: Ferdinand P. Beer - E. Russell Johnston JR.
Novena Edición
McGraw Hill
PRESENTACIÓN
El objetivo principal de un primer curso de mecánica debe ser desarrollar en el estudiante de ingeniería la capacidad de analizar cualquier problema en forma lógica y sencilla, y la de aplicar para su solución unos cuantos principios básicos perfectamente comprendidos. Se espera que este texto, diseñado para un primer curso de estática, así como el libro complementario, Mecánica vectorial para ingenieros: Dinámica, permitirán que el profesor alcance este objetivo.
En la parte inicial del texto se introduce el análisis vectorial, el cual se utiliza en la presentación y exposición de los principios fundamentales de la mecánica. Los métodos vectoriales se usan también para resolver diversos problemas, especialmente en tres dimensiones, donde estas técnicas permiten obtener la solución de un modo más conciso y simple. Sin embargo, el énfasis del libro se mantiene en el correcto aprendizaje de los principios de la mecánica y su aplicación para resolver problemas de ingeniería, por lo que el análisis vectorial se presenta, primordialmente, como una herramienta práctica.
CONTENIDO
1 INTRODUCCIÓN
1.1 ¿Qué es la mecánica
1.2 Conceptos y principios fundamentales
1.3 Sistemas de unidades
1.4 Conversión de un sistema de unidades a otro
1.5 Método para la solución de problemas
1.6 Exactitud numérica
2 ESTÁTICA DE PARTÍCULAS
2.1 Introducción
Fuerzas en un plano
2.2 Fuerza sobre una partícula. Resultante de dos fuerzas
2.3 Vectores
2.4 Adición o suma de vectores
2.5 Resultante de varias fuerzas concurrentes
2.6 Descomposición de una fuerza en sus componentes
2.7 Componentes rectangulares de una fuerza. Vectores unitarios
2.8 Adición de fuerzas sumando sus componentes x y y
2.9 Equilibrio de una partícula
2.10 Primera ley del movimiento de Newton
2.11 Problemas relacionados con el equilibrio de una partícula.
2.12 Componentes rectangulares de una fuerza en el espacio
2.13 Fuerza definida en términos de su magnitud y dos puntos sobre su línea de acción
2.14 Adición de fuerzas concurrentes en el espacio
2.15 Equilibrio de una partícula en el espacio
3 CUERPOS RÍGIDOS: SISTEMAS EQUIVALENTES DE FUERZA
3.1 Introducción
3.2 Fuerzas externas e internas
3.3 Principio de transmisibilidad. Fuerzas equivalentes
3.4 Producto vectorial de dos vectores
3.5 Productos vectoriales expresados en términos de componentes rectangulares
3.6 Momento de una fuerza con respecto a un punto
3.7 Teorema de Varignon
3.8 Componentes rectangulares del momento de una fuerza
3.9 Producto escalar de dos vectores
3.10 Producto triple mixto de tres vectores
3.11 Momento de una fuerza con respecto a un eje dado
3.12 Momento de un par
3.13 Pares equivalentes
3.14 Adición o suma de pares
3.15 Los pares pueden representarse por medio de vectores
3.16 Descomposición de una fuerza dada en una fuerza en O y un par
3.17 Reducción de un sistema de fuerzas a una fuerza y un par
3.18 Sistemas equivalentes de fuerzas
3.19 Sistemas equipolentes de vectores
3.20 Otras reducciones de un sistema de fuerzas
*3.21 Reducción de un sistema de fuerzas a una llave de torsión o torsor
4 EQUILIBRIO DE CUERPOS RÍGIDOS
4.1 Introducción
4.2 Diagrama de cuerpo libre
Equilibrio en dos dimensiones
4.3 Reacciones en los puntos de apoyo y conexiones de una estructura bidimensional
4.4 Equilibrio de un cuerpo rígido en dos dimensiones
4.5 Reacciones estáticamente indeterminadas.
4.6 Equilibrio de un cuerpo sujeto a dos fuerzas
4.7 Equilibrio de un cuerpo sujeto a tres fuerzas
4.8 Equilibrio de un cuerpo rígido en tres dimensiones
4.9 Reacciones en puntos de apoyo y conexiones para una estructura tridimensional
5 FUERZAS DISTRIBUIDAS : CENTROIDES Y CENTROS DE GRAVEDAD
5.1 Introducción
5.2 Centro de gravedad de un cuerpo bidimensional
5.3 Centroides de áreas y lineas
5.4 Primeros momentos de áreas y líneas
5.5 Placas y alambres compuestos
5.6 Determinación de centroides por integración
5.7 Teoremas de Pappus-Guldinus
*5.8 Cargas distribuidas en vigas
*5.9 Fuerzas sobre superficies sumergidas
5.10 Centro de gravedad de un cuerpo tridimensional.
5.11 Cuerpos compuestos
5.12 Determinación de centroides de volúmenes por integración
6 ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS
6.1 Introducción
6.2 Definición de una armadura
6.3 Armaduras simples
6.4 Análisis de armaduras mediante el método de los nodos
*6.5 Nodos bajo condiciones especiales de carga
*6.6 Armaduras en el espacio o espaciales
6.7 Análisis de armaduras por el método de secciones
*6.8 Armaduras formadas por varias armaduras simples
6.9 Estructuras que contienen elementos sujetos a fuerzas múltiples
6.10 Análisis de un armazón
6.11 Armazones que dejan de ser rígidos cuando se separan de sus soportes
6.12 Máquinas
7 FUERZAS EN VIGAS Y CABLES
*7.1 Introducción
*7.2 Fuerzas internas en elementos
*7.3 Diferentes tipos de cargas y apoyos
*7.4 Fuerza cortante y momento flector en una viga
*7.5 Diagramas de fuerza cortante y de momento flector
*7.6 Relaciones entre carga, fuerza cortante y momento flector
*7.7 Cables con cargas concentradas
*7.8 Cables con cargas distribuidas
*7.9 Cable parabólico
*7.10 Catenaria
8 FRICCIÓN
8.1 Introducción
8.2 Leyes de la fricción seca. Coeficientes de fricción
8.3 Ángulos de fricción
8.4 Problemas que involucran fricción seca
8.5 Cuñas
8.6 Tornillos de rosca cuadrada
*8.7 Chumaceras. Fricción en ejes
*8.8 Cojinetes de empuje. Fricción en discos
*8.9 Fricción en ruedas. Resistencia a la rodadura o rodamiento
8.10 Fricción en bandas
9 FUERZAS DISTRIBUIDAS: MOMENTOS DE INERCIA
9.1 Introducción
9.2 Segundo momento, o momento de inercia, de un área
9.3 Determinación del momento de inercia de un área por integración
9.4 Momento polar de inercia
9.5 Radio de giro de un área
9.6 Teorema de los ejes paralelos o teorema de Steiner
9.7 Momentos de inercia de áreas compuestas
*9.8 Producto de inercia
*9.9 Ejes principales y momentos principales de inercia
*9.10 Círculo de Mohr para momentos y productos de inercia
9.11 Momento de inercia de una masa
9.12 Teorema de los ejes paralelos
9.13 Momentos de inercia de placas delgadas
9.14 Determinación del momento de inercia de un cuerpo tridimensional por integración
9.15 Momentos de inercia de cuerpos compuestos
*9.16 Momento de inercia de un cuerpo con respecto a un eje arbitrario que pasa por el punto O. Productos de inercia de masa
*9.17 Elipsoide de inercia. Ejes principales de inercia
*9.18 Determinación de los ejes y los momentos principales de inercia de un cuerpo de forma arbitraria
10 MÉTODO DEL TRABAJO VIRTUAL
*10.1 Introducción
*10.2 Trabajo de una fuerza
*10.3 Principio del trabajo virtual
*10.4 Aplicaciones del principio del trabajo virtual
*10.5 Máquinas reales. Eficiencia mecánica
*10.6 Trabajo de una fuerza durante un desplazamiento finito
*10.7 Energía potencial
*10.8 Energía potencial y equilibrio
*10.9 Estabilidad del equilibrio
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