TORQUE Y EQUILIBRIO DE CUERPO RÍGIDO.

Cap. 6 Torque y equilibrio.

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CAPÍTULO 6. TORQUE Y EQUILIBRIO DE CUERPO RÍGIDO.

En general un cuerpo puede tener tres tipos distintos de movimiento simultá-

neamente. De traslación a lo largo de una trayectoria, de rotación mientras se

está trasladando, en este caso la rotación puede ser sobre un eje que pase por

el cuerpo, y si a la vez este eje esta girando en torno a un eje vertical, a la rotación del eje del cuerpo rotante se le llama movimiento de precesión (por

ejemplo un trompo), y de vibración de cada parte del cuerpo mientras se traslada y gira. Por lo tanto el estudio del movimiento puede ser en general muy

complejo, por esta razón se estudia cada movimiento en forma independiente.

Cuando un cuerpo está en rotación, cada punto tiene un movimiento distinto

de otro punto del mismo cuerpo, aunque como un todo se esté moviendo de

manera similar, por lo que ya no se puede representar por una partícula. Pero

se puede representar como un objeto extendido formado por un gran número

de partículas, cada una con su propia velocidad y aceleración. Al tratar la rotación del cuerpo, el análisis se simplifica si se considera como un objeto rígido

y se debe tener en cuenta las dimensiones del cuerpo.

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 no deformable. Con esta definición se elimina la posibilidad de que el objeto tenga movimiento de vibración. Este modelo de cuerpo

rígido es muy útil en muchas situaciones en las cuales la deformación del objeto es despreciable.

El movimiento general de un cuerpo rígido es una combinación de movimiento de traslación y de rotación. Para hacer su descripción es conveniente estudiar en forma separada esos dos movimientos.

6.1 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 el nombre torque y

no momento, porque este último se emplea para referirnos al momento lineal,

al momento angular o al momento de inercia, que son todas magnitudes físicas

diferentes para las cuales se usa el mismo término.

Analizaremos cualitativamente el efecto de rotación que una fuerza puede

producir sobre un cuerpo rígido. Consideremos como cuerpo rígido a una regla fija en un punto O ubicado en un extremo de la regla, como se muestra en

la figura 6.1, sobre el cual pueda tener una rotación, y describamos el efecto

que alguna fuerza de la misma magnitud actuando en distintos puntos, produce

sobre la regla fija en O. La fuerza F1 aplicada en el punto a produce en torno a

O una rotación en sentido antihorario, la fuerza F2 aplicada en el punto b produce una rotación horaria y con mayor rapidez de rotación que en a, la fuerza

F3 aplicada en b, pero en la dirección de la línea de acción que pasa por O, no

produce rotación (se puede decir que F3 ‘empuja’ a la regla sobre O, pero no

la mueve), F4 que actúa inclinada en el punto b produce una rotación horaria,

pero con menor rapidez de

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