Introducción

Muchas veces nos confundimos entre lo que es Estática y lo que es Dinámica, por eso antes de empezar con el estudio del equilibrio de cuerpos es necesario diferenciar entre dichas ramas de la Mecánica. La Estática estudia el equilibrio de los cuerpos, es decir, aquellos cuerpos que se encuentran tanto en reposo como en movimiento con velocidad constante; mientras que la Dinámica estudia los cuerpos acelerados, aunque se puede establecer el equilibrio dinámico mediante la introducción de las fuerzas de inercia.

Para detallar y explicar la parte teórica tomaremos algunos ejemplos de la vida cotidiana en los cuales se aplican principios físicos, como:

• Equilibrio en el vuelo de un esquiador
• ¿Por qué vuela el avión?
• ¿Por qué no se cae la Torre Pisa?
• Fuerzas y principios físicos en la caída de un gato
• Equilibrio en el vuelo de un Bumerán
• Equilibrio en el baile
• Equilibrio de una plataforma sostenida por una columna

Idealizaciones: Los modelos o idealizaciones se utilizan en el estudio del equilibrio con la finalidad de simplificar la aplicación de la teoria. Se definirá algunas de las idealizaciones más importantes.

• Partícula: Una partícula posee masa pero de tamaño poco significativo.

• Fuerza Concentrada: Una fuerza concentrada representa el efecto de una carga la cual se supone que actúa en algún punto de un cuerpo, siempre y cuando el área sobre la cual se aplica la carga sea relativamente pequeña comparada con el tamaño del cuerpo.

Leyes del Movimiento de Newton: El tema de la mecánica del cuerpo rígido se encuentra basado en las tres leyes del movimiento de Newton, cuya validez se sustenta en la observación experimental. Estas leyes, pueden definirse brevemente de la forma siguiente:

• Primera Ley: Una partícula que se encuentra originalmente en reposo, o moviéndose en línea recta con velocidad constante, permanecerá en este estado siempre y cuando una fuerza desbalanceada no actúe sobre ésta.

• Segunda Ley: Una partícula sobre la cual actúa una fuerza desbalanceada F experimenta una aceleración a que posee la misma dirección que la fuerza y una magnitud que es directamente proporcional a la misma. Si F se aplica a una partícula de masa m, esta ley puede expresarse matemáticamente como

F = ma

• Tercera Ley: Las fuerzas de acción y repulsión entre dos partículas son iguales en intensidad, opuestas en sentido y colineales.

Estabilidad y Equilibrio

Un cuerpo en equilibrio estático, si no se le perturba, no sufre aceleración de traslación o de rotación, porque la suma de todas las fuerzas o la suma de todos los momentos que actúan sobre él son cero. Sin embargo, si el cuerpo se desplaza ligeramente, son posibles tres resultados:

1. el objeto regresa a su posición original, en cuyo caso se dice que está en equilibrio estable;
2. el objeto se aparta más de su posición, en cuyo caso se dice que está en equilibrio inestable; o bien
3. el objeto permanece en su nueva posición, en cuyo caso se dice que está en equilibrio neutro o indiferente.                 Imagen: http://cpreuni.blogspot.com/2010/04/equilibrio-mecanico.html

En general, mientras más grande sea la base y más abajo esté el centro de gravedad, será más estable el objeto.

Torque de una Fuerza

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 propiedad de la fuerza para hacer girar al cuerpo se mide con una magnitud física que llamamos torque o momento de la fuerza. Se prefiere usar la palabra torque y no momento, porque esta última se emplea para referirnos al momento lineal, momento angular o momento de inercia, que son todas magnitudes físicas diferentes para las cuales se usa una misma palabra.

Leer más: http://www.monografias.com/trabajos14/equilibriocuerp/equilibriocuerp.shtml#ixzz3FiK9ujhc

Principios de Equilibrio

1. Condiciones Generales de Equilibrio

1. La suma algebraica de las componentes (rectangulares) de todas las fuerzas según cualquier línea es igual a cero.

1. La suma algebraica de los momentos (torques o torcas) de todas las fuerzas respecto cualquier línea (cualquier punto para fuerzas coplanares) es igual a cero.

Diagrama del cuerpo libre, que es un dibujo mostrando:

1. el cuerpo solo, aislado de otros cuerpos, y
2. todas las fuerzas externas que se ejercen sobre dicho cuerpo.

En ese diagrama no aparecerán las fuerzas ejercidas por el cuerpo, sino las que se ejercen sobre él, y tampoco incluirá fuerzas interiores. Se ha dicho que las fuerzas externas son en general las debidas a la atracción de la Tierra, o las ocasionadas por contacto. Esas fuerzas son por tanto usualmente la de gravitación, más el número de contacto entre el cuerpo dado y otros cuerpos.

Leer más:

http://www.monografias.com/trabajos14/equilibriocuerp/equilibriocuerp.shtml#ixzz3Fg8Cysgu

Finalmente quedará demostrado que la Física no es solamente abstracta, sino que es también práctica y ocurre en la vida diaria, y el estudio del equilibrio es un paso previo para el estudio de la Dinámica y otras ramas de la Física. Por tanto, el estudiante deberá responder estas preguntas: ¿De qué manera ayudan las leyes de Newton a explicar la condición de equilibrio? ¿Cuál es el valor de la suma de fuerzas externas aplicadas a un cuerpo en equilibrio estático? ¿Por qué es necesario realizar un Diagrama de Cuerpo Libre (DCL) antes de resolver un problema de equilibrio?¿Cuándo aplico la condición de equilibrio translacional o rotacional? ¿Los conocimientos sobre el equilibrio de los cuerpos, son solamente algo teórico o algo que pueden los seres humanos usar para su bienestar?

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