Fuerzas distribuidas

Fuerzas Distribuidas Introducción. En las clases anteriores se ha supuesto que todas las fuerzas estaban concentradas y se han representado mediante simples vectores con punto de aplicación determinado o situados sobre las líneas de acción de las fuerzas. En realidad, no existen fuerzas "concentradas", ya que toda fuerza real aplicada a un cuerpo se distribuye sobre un área o volumen finitos. Enel caso de una fuerza aplicada a una superficie es evidente que, cuando las dimensiones del área sobre la que se distribuye la fuerza son despreciables frente a las demás dimensiones del cuerpo, el concepto de fuerza concentrada no introduce ninguna complicación. Por otra parte, la fuerza puede estar aplicada sobre una superficie de extensión considerable y deberá tenerse en cuenta la variación dela distribución de la fuerza sobre la superficie. También existen fuerzas que se distribuyen sobre el volumen de un cuerpo, por ejemplo, las fuerzas del campo gravitatorio terrestre, o de los campos eléctrico y magnético. Cuando, una fuerza está distribuida sobre una región, a la distribución se le llama campo de fuerzas. El campo puede estar representado por la distribución de la fuerza a lolargo de una línea, sobre una superficie, o en todo un volumen. Una fuerza distribuida viene medida en cada punto por su intensidad. Así, una fuerza distribuida sobre una superficie recibe el nombre de presión o esfuerzo y se mide como fuerza por unidad de superficie sobre la cual actúa. La unidad básica para la presión o esfuerzo es el newton por metro cuadrado (N/m2 ), llamada también un pascal(Pa). Esta unidad es sin embargo demasiado pequeña para la mayoría de las aplicaciones y, resultan más útiles los múltiples kilo-pascal (kPa) igual a 1000 Pa, y el megapascal (MPa) igual a 1000 kPa. Otra unidad de presión o esfuerzo aceptada es el bar (b) igual a 105 Pa o 102 kPa. La palabra presión suele emplearse para designar la intensidad de fuerza distribuida debida a la acción de fluidos,mientras que la palabra esfuerzo se emplea más generalmente para designar la fuerza distribuida interiormente en los sólidos, Las fuerzas distribuidas sobre el volumen de los cuerpos reciben el nombre de fuerzas másicas y se miden como fuerzas por unidad de volumen (N/m3 ) o por unidad de masa (N/kg). Cuando la fuerza másica se debe a la atracción de la gravedad, la intensidad se escribe ñg, donde ñrepresenta el peso específico (peso por unidad de volumen) y g la aceleración de la gravedad. La unidad de ñg es, pues (kg/m3 )(m/s2 ) =(N/m3 ). En este tema se describen los sistemas equivalentes y el equilibrio de diversos sistemas de fuerzas distribuidas. Los problemas de este tipo contienen siempre una variación continua en la región que se considera, por lo que la herramienta analítica adecuadaes el Cálculo Infinitesimal. Centro de gravedad; centro de masa. La fuerza distribuida más conocida es la fuerza de atracción de la Tierra. Esta fuerza másica se distribuye por todas las partes de todos los objetos situados en el campo de influencia de la Tierra. La resultante de esta distribución de fuerza másica se conoce con el nombre de peso del cuerpo, y es necesario determinar su magnitud yposición en el caso de cuerpos cuyo peso sea apreciable. Consideremos un cuerpo tridimensional de tamaño, forma y peso cualesquiera. Sí se le suspende, como se indica en la figura 50, de un punto cualquiera tal como el A mediante una cuerda, el cuerpo se hallará en equilibrio bajo la acción de la tensión de la cuerda y la

resultante de las fuerzas másicas o de gravedad que actúan sobre suspartículas. Es evidente que esta resultante tendrá, por línea de acción la recta definida por la cuerda, y se supondrá que puede señalarse su posición, por ejemplo, practicando en el cuerpo un hueco de tamaño despreciable a lo largo de su línea de acción. Se repite este experimente suspendiendo el cuerpo por otros puntos tales como el B y el C, y en todos los casos se marca la línea de acción de...