Cinetica De Los Cuerpos Rigidos

Cinetica de los cuerpos rigidos
5.0 Introducción



La mecánica clásica, es una de las partes de la física, que estudia el reposo y la dinámica de los cuerpos rígidos; la dinámica se divide en cinemática y cinética, la cinemática estudia el movimiento de los cuerpos rígidos sin considerar las fuerzas que lo propician o influyen, en cinética esencialmente se realiza el análisis delmovimiento de un cuerpo real, considerado que teóricamente tal cuerpo no se deforma y estableciendo las fuerzas que: propician (motriz), contrarrestan o se producen (en) el movimiento del cuerpo.



Cualquier cuerpo real posee masa, ocupa un lugar en el espacio y podrá ser considerado como un objeto tridimensional; implicando que, cualquiera de sus partes puede ser caracterizado por tres dimensiones:largo, ancho y espesor (profundidad); los cuerpos poseen dos propiedades esenciales, una es el centro de gravedad y la otra es el momento de masa de inercia, ambas definidas matemáticamente. Las coordenadas con respecto a un sistema de referencia (por ejemplo el cartesiano (x, y, z)) que definen la ubicación del centro de gravedad de un cuerpo se obtienen considerando la configuración geométricadel cuerpo, mediante el cociente de dos integrales cuyo dominio de integración es un volumen. Desde el punto de vista de la física se considera que en el centro de gravedad de un cuerpo se concentra toda la masa del cuerpo (sus unidades físicas son el kg en el sistema internacional, y el slug en el sistema inglés). La cantidad de masa y la configuración geométrica del cuerpo dificultan o facilitanel movimiento del cuerpo, para cuantificar las posibilidades de movimiento se utiliza el concepto de momento de masa de inercia definido matemáticamente por una integral.



Cuerpo rígido es un concepto teórico, con el que se identifica en la mecánica clásica a cualquier cuerpo real con masa constante, que puede estar en reposo o en movimiento a velocidades inferiores , que la velocidad de laluz; su característica esencial es de que no se deforma, posee su centro de gravedad y su momento de masa de inercia con respecto a un eje ubicado en un sistema de referencia. Cuando un cuerpo rígido interactúa con otros no se deforma, la interacción la hace a través de la superficie o mediante una conexión tipo articulación, también puede estar ensamblado en un eje, buje o un balero como es elcaso de una polea. La mecánica clásica también se conoce con el nombre de mecánica de los cuerpos no deformables.


Análisis cinético



El análisis cinético consiste en identificar las fuerzas externas que actúan en un cuerpo rígido en movimiento, mediante un diagrama de cuerpo libre en el plano, y las fuerzas que se producen como una consecuencia del movimiento, siendo estas: el vectorfuerza inercial ma (a es el vector aceleración) y el momento inercial ICGa (a, es el vector aceleración angular). El análisis cinético en algunos caso precede al análisis cinemático y en otros lo antecede, por lo tanto, se puede verificar la cinemática que se produce con los valores obtenidos de a y a respectivamente.

La cinemática y cinética de un cuerpo rígido tridimensional puede seranalizada, considerando que el cuerpo es :

1.- Una partícula, y en este caso, el cuerpo se representa por un punto.

2.- Un plano, se dibuja una vista del cuerpo en el plano que muestre que el cuerpo está en movimiento, implicando que el conjunto de planos paralelos al plano que representa al cuerpo se comportan cinemática y cinéticamente igual que el plano en análisis.

3.- Un cuerpotridimensional.



La información que se obtiene en cada uno de los tres casos es diferente con respecto a detalle; cuando el cuerpo se representa por una partícula, la información es global; si el cuerpo se modela con un plano, se obtiene información con más detalle, por ejemplo:



Considere un automóvil que está en movimiento en una carretera recta y plana, a una velocidad de 100 kilómetros por...