Dinámica De Cuerpos Rígidos

Dinámica de cuerpos rígidos
Dr. Christián Helguera

Introducción
En este curso estudiaremos la dinámica plana de cuerpos rígidos materia fundamental para los estudiantes de ingeniería mecánica, mecatrónica e industrial, entre otras áreas de las ciencias físicas. Es por ello que comenzaremos proponiendo una definición general de la física, hablar de las disciplinas que engloba para finalmentepoder comprender en forma general lo que es la dinámica y particularmente la dinámica de cuerpos rígidos.

¿Qué es la física?
La física es quizá la ciencia más fundamental, puesto que estudia los principios básicos del universo. La simplicidad de sus teorías fundamentales nos lleva a que con sólo unos conceptos, ecuaciones y suposiciones podamos comprender el universo que nos rodea. Comúnmentela física se divide en cinco áreas de estudio fundamentales:      Mecánica clásica Termodinámica Electromagnetismo Mecánica relativista Mecánica cuántica

Las tres primeras son estudiadas comúnmente en los cursos universitarios de nivel de licenciatura, las dos últimas se estudian principalmente a nivel de postgrado.

Mecánica clásica
Algunos autores se refieren a la mecánica como unaciencia per se, otros la prefieren describir como un área de la física, yo prefiero la segunda forma puesto que en ésta se considera a la mecánica como una parte, muy importante, de la física. La mecánica clásica se puede definir como la disciplina que estudia, describe y predice las consecuencias causadas en los cuerpos que se encuentran bajo la acción de distintas fuerzas, ya sea que se encuentrenen equilibrio o en movimiento, también es conocida como mecánica newtoniana, en honor a Sir Isaac Newton. La mecánica clásica se puede subdividir en tres partes: la mecánica de los cuerpos rígidos, la mecánica de los cuerpos deformables y la mecánica de los fluidos; en este curso se estudiará la parte de la mecánica de cuerpos rígidos. En los cursos universitarios se suele estudiar en dos cursos1

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Dr. Christián Helguera

por separado la mecánica de cuerpos rígidos: la estática y la dinámica. La primera, la cual se supone que ustedes ya estudiaron, trata los casos de equilibrio:  Reposo, los cuerpos no sufren ningún tipo de movimiento, la suma de las fuerzas y de los momentos provocados por éstas es nula.

 F  0;  M  0
 Equilibrio enmovimiento, los cuerpos se mueven (trasladan o rotan), pero su aceleración es nula, es decir, la velocidad es constante.

La segunda es la que estudiaremos: la dinámica de los cuerpos rígidos. La división de estática y dinámica es puramente de conveniencia didáctica, puesto que la estática es en realidad un caso especial de la dinámica en el cual la aceleración del cuerpo es nula.

Un poco de historiaSe sabe que la mecánica fue estudiada por los griegos desde los tiempos de Aristóteles (384-322 a.c.) y Arquímedes (287-212 a.c.), los conceptos de cuerpos en equilibrio, y sobre todo en reposo, fueron desarrollados y suficientemente bien definidos. Sin embargo, lo estudios del movimiento de los cuerpos no lo fueron. Esto se debe principalmente al sentido que para Aristóteles tenía el términomovimiento, mientras que para él y sus contemporáneos significaba un cambio en general y asimétrico, para nosotros significa simplemente un cambio de posición de un cuerpo físico (definición surgida sólo a partir de Galileo y Newton). Con Galileo Galilei (1564-1642) se puede decir que se inició la revolución en el estudio de la dinámica que culminó con la obra de Isaac Newton (1642-1727) a esta épocase le conoce también como el renacimiento científico. Galileo estudió la caída de los cuerpos y la trayectoria parabólica de los proyectiles, realizó numerosísimos experimentos sobre planos inclinados y concluyó que cuerpos diferentes caen con la misma aceleración independientemente de la masa del mismo. Por otro lado, siguiendo a Copérnico (1473-1543) estableció que la tierra giraba alrededor...