Fuerzas Aplicadas a Un Sólido Rígido (Física Aplicada De Ingeniería De Edificación)

EU
AT
I-

Cap´
ıtulo 2

Introducci´n. S´lido r´
o
o
ıgido

PL

2.1.

IC

AD

AI

Fuerzas aplicadas a un s´lido
o
r´
ıgido

TO
.F
ISI

CA
A

En el cap´
ıtulo anterior estudiamos la est´tica de sistemas f´
a
ısicos que, por las
caracter´
ısticas del problema estudiado, pod´
ıamos considerar como una part´
ıcula o un sistema de part´
ıculas. Sin embargo, esepunto de vista no es siempre
posible. Para estudiar la din´mica de ciertos sistemas hay que tener en cuenta
a
su tama˜ o, geometr´ y estructura interna, as´ como el hecho de que las fuern
ıa
ı
zas puedan actuar sobre puntos diferentes. En tales casos, el modelo de s´lido
o
r´
ıgido puede ser el m´s adecuado.
a
Tal y como se vio en el tema precedente, un s´lido r´
o
ıgido es unsistema
de puntos materiales en el que la distancia entre dos cualesquiera de ellos no
cambia ante la acci´n de un sistema de fuerzas (fig. 1.1). Es decir, un s´lido
o
o
r´
ıgido no se puede deformar.
Dado que un s´lido r´
o
ıgido es un sistema de puntos materiales, las fuerzas
que act´ an sobre un s´lido r´
u
o
ıgido pueden dividirse en:
Fuerzas interiores, que son aqu´llas que se ejercenentre s´ las part´
e
ı
ıculas
que forman el s´lido r´
o
ıgido y mantienen constantes las distancias entre
ellas.
Fuerzas exteriores, que son las que ejercen otros cuerpos sobre el s´lido
o
r´
ıgido considerado.

DP

Las fuerzas exteriores son las unicas relevantes en el estudio del equilibrio y
´
movimiento del s´lido r´
o
ıgido.
En este cap´
ıtulo y en los cap´
ıtulos 3, 4 y5 nos ocuparemos de fuerzas
exteriores que act´ an sobre s´lidos r´gidos.
u
o
ı

35

Fuerzas aplicadas a un s´lido r´
o
ıgido

EU
AT

36

2.2.

La regla del paralelogramo para la suma de fuerzas.
El principio de transmisibilidad.
La primera ley de Newton.
La tercera ley de Newton.

PL

FIGURA 2.1: Si el cuerpo es un s´lido
o
r´
ıgido, dos fuerzas de igual m´dulo,
odirecci´n y sentido que est´n aplicao
e
das sobre sendos puntos de la misma
recta de acci´n provocan el mismo
o
efecto mec´nico (principio de transa
misibilidad).

AD

F

AI

I-

El principio de transmisibilidad afirma que las condiciones de equilibrio o
movimiento de un s´lido r´
o
ıgido se mantendr´n inalteradas si una fuerza F
a
que act´ a en un punto dado del s´lido r´
uo
ıgido se sustituye por una fuerza F
de igual m´dulo, direcci´n y sentido, pero que act´ a en un punto diferente,
o
o
u
siempre que las dos fuerzas tengan la misma recta de acci´n (fig. 2.1). En ese
o
caso, las dos fuerzas F y F producen el mismo efecto mec´nico (traslaci´n,
a
o
rotaci´n) sobre el s´lido r´
o
o
ıgido, y se dice que son mec´nicamente equivalentes.
a
Este principiotiene una base experimental. No puede ser deducido de ninguna
de las propiedades establecidas en este texto1 .
N´tese que dos fuerzas F1 y F2 , con el mismo m´dulo, la misma direcci´n
o
o
o
y el mismo sentido no son, en general, mec´nicamente equivalentes, ya que sus
a
rectas de acci´n no tienen por qu´ ser coincidentes.
o
e
Nuestro estudio de la est´tica del s´lido r´
a
o
ıgido sebasar´ en cuatro principios:
a

IC

F

=

Principio de transmisibilidad

DP

TO
.F
ISI

CA
A

En el cap´
ıtulo 1 indicamos que las fuerzas aplicadas sobre una part´
ıcula
se representan mediante vectores que quedan determinados por su m´dulo,
o
direcci´n, sentido y punto de aplicaci´n. El punto de aplicaci´n de los vectores
o
o
o
coincide con la posici´n de la part´
oıcula. Tales vectores, cuyo punto de aplicaci´n
o
ha de especificarse, se denominan vectores ligados.
En contraste con lo acabamos de decir, y de acuerdo con el principio de
transmisibilidad, el efecto mec´nico de las fuerzas aplicadas a un s´lido r´
a
o
ıgido
es independiente de los puntos de aplicaci´n elegidos dentro de sus rectas de
o
acci´n. Decimos entonces que las fuerzas...