Fundamentos

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1. Equilibrio de sólido rígido con fuerzas coplanares paralelas.


Has observado que muchos cuerpos en nuestro alrededor permanecen invariables en el tiempo y en el espacio, como ocurre con las vigas y cables de una estructura de un puente o un edificio. En Física a éstos se les da el nombre de cuerpos rígidos.

CUERPO RÍGIDO

Es un objeto sólido en el cual todas las partículasque lo integran conservan distancias fijas entre sí.


Se caracteriza porque los efectos de las deformaciones producidos por las fuerzas aplicadas, son por lo general tan pequeños que no se consideran y esto permite mayor facilidad en el análisis de las fuerzas.

Ahora estudiaremos el equilibrio de un cuerpo sólido rígido con fuerzas coplanares paralelas.

Las fuerzas son coplanaresparalelas si están en un mismo plano ( x,y ) y sus direcciones son paralelas entre sí.


2.1.1 Definición de equilibrio.



EQUILIBRIO

Condición que se presenta cuando un objeto no cambia su estado de reposo ó movimiento.


Un objeto está en reposo cuando no presenta movimiento.

El movimiento se define como el cambio de posición que experimenta un cuerpo con respecto de otro. Ejemplosde movimientos son los dos principales que presenta la Tierra:

El de rotación sobre su eje, que da lugar al día y a la noche.
El de traslación alrededor del Sol, que da lugar a las estaciones del año.

Existen dos tipos de equilibrio que son:


Estático

Traslacional

Dinámico

Equilibrio




Rotacional [pic]



EQUILIBRIO TRASLACIONALSe presenta cuando el objeto está en reposo o cuando presenta movimiento rectilíneo uniforme.


Por lo general las fuerzas que participan tienen un punto en común y se anulan entre sí, es decir, la resultante del sistema de fuerzas es igual a cero.

El equilibrio traslacional de un cuerpo puede ser estático o dinámico.

Un objeto presenta equilibrio estático si se encuentra en reposo, esdecir, sin movimiento bajo la acción de fuerzas ( Ver fig. 1).

Un objeto presenta equilibrio dinámico si se encuentra en movimiento uniforme, es decir, a velocidad constante bajo la acción de fuerzas ( Ver fig. 2).


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EQUILIBRIO ROTACIONAL

Se presenta cuando el objeto no está girando o rotando.
Las fuerzas que actúan sobre el cuerpo no tienen un punto en común; existeuna distancia que las separa, haciendo que el cuerpo tienda a girar, pero las rotaciones que producen se anulan entre sí (fig. 3 ).

El equilibrio rotacional de un cuerpo se presenta, por lo tanto, cuando la suma de las rotaciones es igual a cero.


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fig. 3 Equilibrio rotacional

Al estudiar el equilibrio de los cuerpos se debe considerar, por lo tanto, el punto de aplicación de lasfuerzas que participan, su magnitud y dirección.

Para un sistema de vectores que actúan sobre un cuerpo la fuerza resultante es la que provoca su movimiento.


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2.1.2 MOMENTO DE UNA FUERZA (M).

Para comprender el equilibrio de un sólido rígido cuando las fuerzas no tienen un punto en común o una misma línea de acción es necesario introducir el concepto de momento de una fuerza.

Lalínea de acción de una fuerza es la línea imaginaria que se extiende indefinidamente a lo largo de la dirección del vector. Cuando las líneas de acción de las fuerzas no se cortan en un mismo punto, puede existir rotación con respecto a un punto.

Por ejemplo, cuando se aplica una fuerza a una puerta semiabierta, se produce un movimiento de rotación con respecto al eje donde se localizan lasbisagras, el cual depende del punto de aplicación y de la dirección de la misma. Si la fuerza es perpendicular al plano de la puerta y se aplica en el extremo opuesto del eje de las bisagras, ésta se abrirá con mayor facilidad; por otra parte si se aplica la misma fuerza más cerca del eje de las bisagras, será más difícil abrirla ( fig. 4).



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fig. 4 Momento de fuerza


BRAZO...