Estática y Equilibrio de Cuerpos: Conceptos y Aplicaciones

Estática: Conceptos Fundamentales y Equilibrio de Cuerpos

La estática es la rama de la mecánica que se ocupa del estudio del equilibrio de los cuerpos.

Conceptos Clave

• Cuerpo rígido: Es aquel que solo se deforma bajo la acción de fuerzas muy grandes.
• Centro de masas (CDM): Es el punto en el cual debe aplicarse una fuerza exterior para que solo le produzca un movimiento de traslación.
• Centro de gravedad (CDG): Es el punto donde se encuentra aplicada la resultante de la suma de todas las fuerzas de gravedad que actúan sobre las distintas partes de un cuerpo.
• Cuerpos deformables: Son aquellos que se deforman fácilmente por la aplicación de una fuerza pequeña.
• Cuerpos elásticos: Se deforman, pero recuperan su forma original.

Tipos de Equilibrio

Todo cuerpo tiene la tendencia a caer. Para evitar esta caída, se le puede suspender o apoyar.

• Cuerpos suspendidos: Son aquellos que pueden girar alrededor de un eje.
• Cuerpos apoyados: Son aquellos que descansan sobre una base fija.

Equilibrio de Cuerpos Suspendidos

Equilibrio estable: Un cuerpo está en equilibrio estable cuando, al separarlo de su posición de equilibrio, regresa a ella por sí mismo. El centro de suspensión está por encima del centro de gravedad.

Estabilidad de los Cuerpos

La estabilidad se refiere a la resistencia que ofrece un cuerpo a girar alrededor de uno de los lados de su base de sustentación.

Factores que influyen en la estabilidad:

• Magnitud de la base de sustentación: Cuanto mayor sea la superficie de apoyo, el equilibrio será más estable.
• Ubicación del centro de gravedad: Cuanto más bajo o más cercano a la superficie de apoyo se encuentre el CDG, su equilibrio será más estable.
• Peso del cuerpo: Cuanto mayor sea el peso del cuerpo apoyado, mayor será su equilibrio.

Condiciones para el Equilibrio

• La fuerza neta (resultante) que actúa sobre un cuerpo es igual a cero.
• La suma vectorial de los momentos de las fuerzas aplicadas con respecto a un eje de giro es cero.

Momento (Torque) de una Fuerza

El momento (torque) de una fuerza es una magnitud vectorial que se mide como el producto de una fuerza por su brazo (distancia perpendicular desde el eje de rotación hasta la línea de acción de la fuerza).

Clases de momento:

• Momento positivo: Sentido opuesto a las agujas del reloj.
• Momento negativo: Sentido de las agujas del reloj.
• Momento nulo: Cuando la fuerza aplicada pasa por el eje de giro.

Máquinas Simples y Palancas

Máquinas Simples

Las máquinas simples son dispositivos o aparatos utilizados para transformar las fuerzas que se aplican sobre ellos.

Palanca

La palanca es una máquina simple constituida por una barra rígida, recta o curva, capaz de girar alrededor de un eje fijo llamado punto de apoyo o fulcro.

Elementos de una palanca:

• Potencia: Es la fuerza que se aplica.
• Resistencia: Es la fuerza a vencer.
• Brazo de potencia: Distancia de la potencia al fulcro.
• Brazo de resistencia: Distancia de la resistencia al fulcro.
• Punto de apoyo o fulcro: Punto de apoyo donde gira la palanca.