Guia N 6

C U R S O: FÍSICA COMÚN
MATERIAL: FC-08

ESTÁTICA

En esta unidad analizaremos el equilibrio de un cuerpo grande, que no puede considerarse
como una partícula. Además, vamos a considerar dicho cuerpo como un cuerpo rígido, es
decir, que no sufre deformaciones bajo la acción de fuerzas externas.

Centro de gravedad de un cuerpo (CG)
El Centro de Gravedad (CG) de un cuerpo es el punto donde seconsidera aplicado el peso.
Para cuerpos homogéneos y de forma geométrica definida se encuentra en el centro de
simetría del cuerpo. Así para cuerpos de forma circular, esférica, etc., se encontrará en el
centro geométrico del cuerpo.
El centro de gravedad de un objeto hecho de distintos materiales (es decir cuya densidad
varía) puede estar muy lejos de su centro geométrico, por ejemplo una esferahueca y llena
de plomo hasta la mitad, en este caso el CG no coincidirá con su centro geométrico sino que
estará en algún lugar de la parte con plomo.
Los cuerpos rígidos con bases amplias y centros de gravedad bajos son, por consiguiente,
más estables y menos propensos a voltearse. Esta relación es evidente en el diseño de los
automóviles de carrera de alta velocidad, que tienen neumáticos anchos ycentros de
gravedad cercanos al suelo. También la posición del centro de gravedad del cuerpo humano
tiene efectos sobre ciertas capacidades físicas. Por ejemplo, las mujeres suelen doblarse y
tocar los dedos de sus pies o el suelo con las palmas de sus manos, con más facilidad que
los varones, quienes con frecuencia se caen al tratar de hacerlo; en general, los varones
tienen centros de gravedadmás altos (hombros más anchos) que las mujeres (pelvis
grande), de modo que es más fácil que el centro de gravedad de un varón quede fuera de su
base de apoyo cuando se flexiona hacia el frente.

Fuerzas no concurrentes
En la guía de dinámica nos hemos referido a las fuerzas que actúan en un solo punto. Sin
embargo, hay muchos casos en los cuales las fuerzas que actúan en un objeto no tienen unpunto común de aplicación. Tales fuerzas de denominan no concurrentes.

Línea de acción de una fuerza
Se define como una línea imaginaria extendida indefinidamente a lo largo del vector fuerza.
Cuando las líneas de acción de la fuerzas no se interceptan en un mismo punto, puede
producirse rotación respecto a un punto o eje.

r
F

Pivote

Línea de acción

Fig. 1
Nota: el pivote es un punto de apoyo,el cual permite que un cuerpo rígido pueda girar.

Brazo de palanca (b)
La distancia perpendicular del eje de rotación a la línea de acción de una fuerza recibe el
nombre de brazo de palanca de esa fuerza. Este factor determina la eficacia de una
fuerza dada para causar movimiento de rotación.

b
r
F

Eje de giro

Línea de acción

Fig. 2
Momento de fuerza

(torque)

r
El momento de una fuerza omomento de torsión ( τ ) se puede definir como la tendencia a
producir un cambio en el movimiento de rotación. Como ya vimos, tanto la magnitud de
una fuerza,

r
F , como su brazo de palanca, b , determinan el movimiento de rotación. De

esta manera, podemos definir el momento de una fuerza como sigue:
Momento de Fuerza = BRAZO DE PALANCA X FUERZA
La magnitud del torque realizado por una fuerza quees perpendicular al brazo es la
siguiente:

r

r

τ = F⊥ ⋅ b
Las unidades del momento de torsión son unidades de fuerza por longitud, por ejemplo,
Newton ⋅ metros (N • m).
2

Convención de signos para el momento de una fuerza (torque)
Si el cuerpo tiende a girar contrario al movimiento de las manecillas de un reloj el momento
de una fuerza será positivo, y al girar en el mismo sentido el momentoserá negativo. En el
caso de que la línea de acción pase por el eje de giro, el torque realizado por esa fuerza
será nulo.

r
τF = 0
rr

r
F

r
τF > 0

r
τF < 0
rr

rr

r
F

r
F

Fig. 3
Condiciones para el equilibrio
Si todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo tienen un sólo punto de intersección existe
equilibrio traslacional cuando:

r

∑F

X

r
=0

r

∑F

Y

r
=0

Para que exista...