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CONDICIONES DE EQUILIBRIO DEL SOLIDO

Un sólido rígido está en equilibrio cuando no tiene movimiento de traslación ni de rotación, para esto es necesario las siguientes condiciones:

1.-La fuerza neta aplicada sobre el cuerpo debe ser nula.

2.- El torque neto evaluado en cualquier punto del cuerpo o sistema, debe ser nulo.

 

El estudio de las condiciones de equilibrio de un sólido rígido sirve para encontrar las reacciones de ligadura, determinar si el equilibrio es posible o diseñar la forma de ciertas disposiciones geométricas para que exista el equilibrio. En estas notas nos centramos en los fundamentos del cálculo de las reacciones en los apoyos en los casos más clásicos de la estática del sólido y se remite a la particularización de la dinámica del sólido ligado para profundizar en casos más particulares.

 

En el caso más general, un cuerpo sólido podrá realizar tanto traslaciones como rotaciones y las condiciones generales de equilibrio han de asegurar entonces que no existe ni aceleración de traslación ni aceleración de rotación; es decir, que la resultante R de las fuerzas es cero y que el momento resultante M también lo es. Estas dos condiciones definen completamente el equilibrio de un sólido rígido, en el sentido de que si se dan ambas el cuerpo está en equilibrio, e inversamente, si un cuerpo está en equilibrio han de satisfacerse a la vez ambos requisitos

Cuando se estudio la primera ley de Newton, llegamos a la conclusión de que si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza externa, este permanece en reposo en un movimiento rectilíneo uniforme. Pero sobre un cuerpo pueden actuar varias fuerzas y seguir en reposo en un movimiento rectilíneo uniforme.

En física, la traslación es un movimiento en el cual se modifica la posición de un objeto, en contraposición a una rotación.Estado de reposo de un cuerpo en el que todas las fuerzas que actúan sobre él están equilibradas.

• Centro de Gravedad (CG): Es el punto donde puede considerarse que está aplicada la fuerza peso.

Si el cuerpo es simétrico y de un material homogeneo como una esfera maciza de madera o una arandela, el CG está en el centro mismo del objeto. En el caso de la arandela el CG está en un lugar donde no hay materia, el centro del agujero.

Si en cambio el cuerpo tiene forma irregular o no está hecho de un solo material, el CG se encontrará desplazado hacia la zona "más pesada".

Debemos recordar también que el peso de un cuerpo es proporcional a la masa del mismo.

Qué le ocurriría a un cuerpo si sobre él actuase solamente la fuerza peso? Simplemente caería acelerando en la dirección de esa fuerza (caída libre).

Si queremos evitar que el cuerpo caiga debemos anular el efecto de la fuerza peso. Y una fuerza se anula aplicando, en el mismo punto, otra fuerza igual pero con sentido contrario.

El libro de la figura se queda en reposo debido a que la mesa ejerce una fuerza igual y contraria al peso.

Por ejemplo, la caja de fósforos de la imagen, ubicada de esa manera, es mucho más estable que si se la apoya sobre una de sus caras laterales.


En ocaciones el CG puede quedar por debajo de la superficie de apoyo o del punto de suspensión con lo cual el sistema se torna muy estable.