Fundamentos del Equilibrio Estático en Cuerpos Rígidos

Cuerpo Rígido

Se define como un cuerpo ideal cuyas partes (partículas que lo forman) tienen posiciones relativas fijas entre sí cuando se somete a fuerzas externas; es decir, es un cuerpo no deformable.

Definición de Equilibrio Estático

Cuando un cuerpo rígido está en reposo o en movimiento rectilíneo a velocidad constante, relativo a un sistema de referencia, se dice que dicho cuerpo está en equilibrio estático.

Condiciones de Equilibrio

Las condiciones para que un cuerpo rígido se encuentre en equilibrio son:

1. Primera Condición de Equilibrio (Equilibrio de Traslación)

"La suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre el sólido es igual a cero". Esto ocurre cuando el cuerpo no se traslada o cuando se mueve a velocidad constante; es decir, cuando la aceleración lineal del centro de masa es cero al ser observado desde un sistema de referencia inercial.

2. Segunda Condición de Equilibrio (Equilibrio de Rotación)

"La suma vectorial de todos los torques o momentos de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo, relativos a cualquier punto dado, sea cero". Esto ocurre cuando la aceleración angular alrededor de cualquier eje es igual a cero.

Torque o Momento de Fuerza

Es cuando se aplica una fuerza en algún punto de un cuerpo rígido, el cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotación en torno a algún eje. La aplicación de una fuerza perpendicular a una distancia (brazo) del eje de rotación fijo produce un torque. Se manifiesta en la rotación del objeto.

El torque de una fuerza depende de la magnitud y dirección de la fuerza (F) y de su punto de aplicación respecto de un origen cero. El torque es el producto de la magnitud de la fuerza perpendicular a la línea que une el eje de rotación con el punto de aplicación de la fuerza por la distancia (d) entre el eje de rotación y el punto de aplicación de la fuerza.

Centro de Gravedad y Centro de Masas

• Centro de gravedad: Es el punto de aplicación de la resultante de todas las fuerzas de gravedad que actúan sobre las distintas porciones materiales de un cuerpo.
• Centro de masas: De un sistema discreto o continuo, es el punto geométrico que dinámicamente se comporta como si en él estuviera aplicada la resultante de las fuerzas externas al sistema.