Este libro, compuesto por 5 (cinco) capítulos y 1 (un) apéndice, pretende introducir al lector en el mundo de la estática, a partir del planteo y resolución de situaciones problemáticas reales que se presentan en la vida cotidiana, en la naturaleza y en la vida artificial creada por el hombre.
Por ser la estática una parte de la física, y estar totalmente enraizada en la vida del hombre, enfatizamos la necesidad de presentar una visión de la misma como un conjunto de conocimientos no estancos, ni exactos, ni definitivos. Por otra parte, dado que la matemática constituye una herramienta indispensable para el desarrollo y la comprensión conceptual de los principios fundamentales de la estática, es que en el apéndice realizamos una síntesis de los diferentes saberes que se deben conocer de la matemática.
En el capítulo 1 (uno), nos introducimos en el mundo específico de la estática, a través de los elementos y principios fundamentales, a partir de los cuales la misma se desarrolla: el principio del paralelogramo, la influencia de un sistema de fuerzas nulo, el desplazamiento del punto de aplicación sobre la recta de acción de una fuerza, el momento estático de una fuerza y de un sistema de fuerzas respecto de un punto, pares de fuerzas,…
En los capítulos 2 (dos) y 3 (tres) continuamos con otras temáticas específicas: los sistemas de fuerzas concurrentes, composición y equilibrio de un sistema de fuerzas en el plano en dos direcciones concurrentes, sistemas de fuerzas no concurrentes, fuerzas distribuidas, centros de gravedad de superficies, momento estático de superficie, momento de inercia, radio de giro,… y en los capítulos 4 (cuatro) y 5 (cinco) nos introducimos en el mundo de la naturaleza y en el mundo artificial creado por el hombre; en este último caso, específicamente, en el hábitat, donde analizamos y aplicamos los principios y desarrollos de la estática que fueron abordados en los capítulos anteriores.
Al término de cada capítulo presentamos problemas y ejercicios para pensar y resolver, a modo de actividades de revisión. Al final del libro el lector encontrará la/s solución/ones correspondiente/s.
El enfoque dado en este libro se basa en dos cuestiones fundamentales: en la resolución de problemas y en ampliar y profundizar las diferentes temáticas a medida que se avanza en su lectura.
Desde nuestra óptica, “…el desafío de resolver un problema pone a los alumnos, en un primer momento ante una situación confusa, no estructurada, que proporciona experiencias genuinas que fomentan el aprendizaje activo, respaldan la construcción del conocimiento e integran el aprendizaje a la vida real, al mismo tiempo que permite la integración de distintas disciplinas entre sí… ”1 A lo largo de los 5 (cinco) capítulos que integran el libro, presentamos problemas y ejercicios que, en forma conjunta con los diferentes contenidos teóricos, dan una visión general de los principios de la estática y su aplicación en situaciones reales concretas.
Al comienzo del libro proponemos una situación problemática integradora de todos los saberes desarrollados en este libro, y que seguramente quien aborde sus páginas podrá resolver al finalizar la lectura del mismo.
Como el lector habrá apreciado, en los párrafos anteriores hacemos referencia a: ejercicios, problemas y situaciones problemáticas o situaciones-problema. Y, aquí cabe dar una explicación acerca de la diferenciación entre un concepto y otro.
Desde nuestra postura las situaciones problemáticas constituyen situaciones reales contextualizadas, de las cuales sólo se conoce una determinada información, debiéndose indagar sobre los datos necesarios para la búsqueda de las alternativas de solución y la posterior elección de la solución apropiada al planteo realizado. Los problemas, también hacen referencia a situaciones reales contextualizadas, pero a diferencia de las situaciones problemáticas, los datos son provistos. En cuanto a los ejercicios, son planteos no contextualizadosy que conducen a una rutina.
Las tres formas de actividades que se presentan: situaciones problemáticas, problemas y ejercicios, utilizadas cada una en el momento apropiado, constituyen un aporte importante en el proceso de aprendizaje.
Todos los desarrollos teóricos, como así los prácticos, siempre son acompañados por gráficos que, en algunos casos permiten, en la escala correspondiente, obtener el/los resultado/s y en otros facilitan la visualización concreta de un desarrollo analítico. También y, como estamos trabajando con la estática en la vida cotidiana, proporcionamos fotos que muestran que las situaciones planteadas son reales. Por otra parte, como apostamos a una integración de lo científico con lo técnico y lo humanístico, presentamos obras de arte de artistas renombrados donde la estática está presente.
Contenido:
Prefacio
Situación problemática
Capítulo 1: Conceptos y principios fundamentales de la estática
Prefacio
1.1 Concepto de fuerza
1.2 Leyes de Newton
1.3 Momento estático de una fuerza respecto de un punto
1.4 Pares de fuerzas
1.5 Traslación de fuerzas
1.6 Descomposición de una fuerza en dos direcciones concurrentes con su punto de aplicación
Para pensar y resolver Epílogo
Capítulo 2: Sistema de fuerzas coplanares
Prefacio
2.1 Fuerzas concurrentes. Composición de fuerzas. Determinación de la resultante
2.2 Equilibrio de fuerzas concurrentes aplicadas a un cuerpo rígido
2.3 Resultante de un sistema de fuerzas no concurrentes
2.4 Equilibrio de sistemas de fuerzas no concurrentes
Para pensar y resolver
Epílogo
Capítulo 3: Las secciones de los cuerpos rígidos: propiedades
Prefacio
3.1 Centro de gravedad de un cuerpo bidimensional
3.2 Momento estático de superficie o de primer orden
3.3 Momentos de inercia de superficie
3.4 Módulo resistente
3.5 Relación entre el momento de inercia y el módulo resistente
3.6 Teorema de Steiner
3.7 Radio de giro de una superficie
3.8 Resolvemos el siguiente problema
Para pensar y resolver
Epílogo
Capítulo 4: La estática en el universo que nos rodea: la naturaleza
Prefacio
4.1 La diversidad en las plantas
4.2 Estática de árboles
4.3 Casos con historia Epílogo
Capítulo 5: La estática en nuestro hábitat
Prefacio
5.1 Las estructuras: concepto y finalidad
5.2 Tres conceptos fundamentales
5.3 Las cargas actuantes sobre una estructura
5.4 Tipos de apoyos
5.5 Resolvemos los siguientes problemas
5.6 Representación en dos dimensiones de la estructura de un edificio y sus elementos
5.7 Esfuerzos característicos
5.8 Relaciones entre la carga, el esfuerzo de corte y el momento flexor
5.9 Resolvemos los siguientes ejercicios de aplicación
5.10 Esfuerzos de tracción y de compresión
5.11 Estructuras de flexión
5.12 Resolvemos estos problemas Para pensar y resolver
Epílogo
Para pensar y resolver.
Soluciones Apéndice
La matemática asociada a la estática
Epílogo
Bibliografía
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