fisica

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
Analizar las condiciones que deben cumplirse para que un cuerpo este en equilibrio
Estudiar el concepto de torsión

MOTIVACIÓN
Has observado que cuando un conductor pisa el acelerador de un vehículo, la parte delantera del auto se levanta y cuando en conductor frena, la parte delantera desciende. ¿Te has preguntado por qué?.
Esto se debe a que cuando elconductor pisa el acelerador el camino ejerce una fuerza paralela al camino y dirigida hacia el frente del automóvil. Esta fuerza suministra un momento que tiende a hacer que el auto gire en sentido contrario a las manecillas del reloj. El resultado de esta rotación es el levantamiento del frente del auto. Cuando el conductor pisa el freno se origina una momento de torsión que causa una rotaciónen el sentido de las manecillas del reloj y el consecuente descenso del frente del automóvil.

INFORMACION
La tendencia de una fuerza a hacer girar un cuerpo en torno a cierto eje se mide por medio de una cantidad llamada momento de torsión, . La magnitud del momento de torsión debido a una fuerza F es



En la ecuación anterior  (la letra griega tau) es el momento de torsión y ladistancia d es el brazo de palanca (o brazo de momento) de la fuerza F. El brazo de palanca es la distancia perpendicular del eje de rotación a una línea trazada a lo largo de la dirección de la fuerza.
Como ejemplo considérese la llave de tuerca que gira en torno al eje O en la figura 1.1. En este caso, la fuerza aplicada F actúa en un ángulo  respecto a la horizontal. La mejor manera de calcular elmomento de torsión en situaciones como ésta consiste en descomponer la fuerza en componentes como se muestra en la figura 1.1 El momento de torsión en torno al eje de rotación producido por la componente horizontal (Fcos ) es cero porque el brazo de palanca de esta componente es cero. El brazo de la palanca de la componente vertical (Fsen) es L, y el momento detorsión que produce la misma es,  = FL sen .

Si dos o más fuerzas actúan sobre un objeto, como en la figura 1.2, entonces cada una de ellas tiene una tendencia a producir una rotación en torno al pivote O. Por ejemplo, F2 tiende a hacer que el objeto gire en el sentido de las manecillas del reloj y F1 tiende a hacerlo girar en sentido contrario. Utilizaremos la convención de que el signo delmomento de torsión resulte de una fuerza es positivo si su tendencias de giro es en sentido contrario a las manecillas del reloj. El momento de torsión neto que actúa sobre el objeto en torno a O se calcula efectuando la sumatoria de los momentos de torsión:
 = 1 + 2 = F1 d1 + F2 d2
Las unidades del momento de torsión son unidades de fuerza por longitud, como el newton–metro (N.m) o lalibra-pie (Lb. Pie).

EQUILIBRIO ESTATICO
Para que un cuerpo se encuentre en equilibrio estático debe de satisfacer las siguientes condiciones:

La fuerza resultante externa debe de ser cero.

El momento de torsión externo resultante debe ser cero

La primera condición es el enunciado de un equilibrio de traslación; la segunda es el enunciado de un equilibrio rotatorio.

CENTRO DEGRAVEDAD
Una de las fuerzas que se deben considere al tratar con un objeto rígido es la fuerza de gravedad que actúa sobre el objeto. Para calcular el momento de torsión debido a la fuerza del peso, se puede pensar que todo el peso está concentrado en un solo punto llamado centro de gravedad o centro de masa.


El centro de gravedad de un cuerpo simétrico y homogéneo debe hallarse sobre su ejede simetría. Por ejemplo, el centro de gravedad de una varilla homogénea debe estar a medio camino entre los extremos de la varilla. El centro de gravedad de una esfera o de un cubo homogéneo debe de hallarse en el centro geométrico del objeto. Se puede determinar experimentalmente el centro de gravedad de un objeto de forma irregular, como una llave de tuercas, por ejemplo, suspendiendo el...