Analizis De Cuerpo Rigido

“Unidad 2 ANALIZIS DE CUERPO RIGIDO”


Carrera: Ingeniería en Electromecánica
ANALIZIS DE CUERPO RIGIDO
Fuerzas internas y externas
Analicemos el movimiento de rotación, pero considerando las causas que lo producen.Si nos recordamos de los principios fundamentales, el movimiento de cada partícula del cuerpo querota, está determinado por la Segunda Ley deNewton.
Como la aceleración lineal de cada partícula esdiferente, la ecuación de movimiento para cada una de ellas es diferente, lo que no resulta untratamiento adecuado. Es más adecuado hacer un análisis por medio de variables rotacionales.
Para analizar el movimiento del rígido desde el punto de vista dinámico, recordaremos algunasdefiniciones de algunos conceptos como momento de una fuerzao torque, momento de inercia oinercia rotacional, momento angular.
Momento de una fuerza o torque
Analicemos el efecto que produce una fuerza F
que actúa sobre un cuerpo, Si la fuerza se aplicade modo que su línea de acción no pasa por O, el efecto que se produce es el de una rotación delcuerpo alrededor de O.
La experiencia cotidiana, nos indica que la rotación que produce F serátanto más efectiva mientras más lejos delpunto O se aplique la fuerza y mientras más cercano a 90ºsea el ángulo θ que forman los vectores posición y fuerza.
Citemos como ejemplo el hecho de que al abrir una puerta,siempre se tira o empuja lo más lejos de las bisagras y se haceo se intenta hacerlo en dirección perpendicular a la puerta.
De lo expuesto anteriormente, podemos concluir que parahacer rotar el cuerpo, no sólo interesa lafuerza aplicada, sino donde se aplica. Esto nos lleva a la definición de nuevos conceptos.

Un cuerpo rígido es aquel que no se deforma. Estos cuerpos son supuestos en mecánica, sin embargo, en la vida real, las estructuras y máquinas no son completamente rígidas: se deforman bajo las cargas a las que están sujetas.
Estas fuerzas, pueden ser externas,cuando causan que el objeto se mueva o permanezca en reposo; o internas, que son las que mantienen unidas las partículas que forman el cuerpo rígido.
Las fuerzas externas se pueden dividir en fuerzas de traslación y de rotación. Las primeras, son aquellas en las que el objeto se mueve hacia delante o atrás; el piso y las paredes permanecen en la misma posición. La fuerza de rotación, ocasiona unmovimiento diferente, por ejemplo un giro sobre el eje.
Principio de transmisibilidad
Establece que las condiciones de equilibrio o movimiento de un cuerpo rígido permanecerán sin cambio si una fuerza F que actúa en un punto del cuerpo rígido se substituye por una fuerza F’ de la misma magnitud y dirección, pero actuando en un punto diferente, siempre que las dos fuerzas tengan la misma línea deacción.

Diagramas de Cuerpo Libre
Un diagrama de cuerpo libre o diagrama de cuerpo aislado debe mostrar todas las fuerzas externas que actúan sobre el cuerpo.
Es fundamental que el diagrama de cuerpo libre este correcto antes de aplicar la Segunda ley de Newton, f = m.a
En estos diagramas, se escoge un objeto o cuerpo y se aísla, reemplazando las cuerdas, superficies u otros elementos porfuerzas representadas por flechas que indican sus respectivas direcciones. Por supuesto, también debe representarse la fuerza de gravedad y las fuerzas de fricción.
Si intervienen varios cuerpos, se hace un diagrama de cada uno de ellos, por separado. A continuación se muestra algunos sistemas (izquierda) y los correspondientes diagramas de cuerpo aislado (derecha).

Momento de una fuerzaConcepto de momento de una fuerza
Se denomina momento de una fuerza respecto de un punto, al producto vectorial del vector posición r de la fuerza por el vector fuerza F.
M=r´F
m_fuerza.gif (1051 bytes) La analogía de la llave y el tornillo, nos ayuda a entender el significado físico de la magnitud momento, y a determinar correctamente el módulo, la dirección y el sentido del momento de una fuerza:...