Fundamentos de Estática: Fuerzas, Momentos y Equilibrio en Sólidos

Efectos de las fuerzas sobre los sólidos

• Sólido deformable: Cambia de forma cuando se aplica una fuerza sobre él. Ejemplo: un muelle.
• Sólido indeformable: No cambia su forma cuando se aplica una fuerza sobre él. Ejemplo: una mesa.

Se denomina sólido rígido a un sólido que, en determinadas condiciones, se comporta como indeformable.

Traslación y rotación

Las fuerzas pueden producir la traslación y la rotación de un sólido rígido dependiendo de su dirección y del punto del mismo donde se apliquen.

Momento de una fuerza

El valor del momento de una fuerza es el producto del valor de la fuerza por la distancia entre el eje de giro y la dirección de la fuerza.

M = F · d

Composición de fuerzas paralelas

• Fuerzas paralelas del mismo sentido: La suma de F1 y F2 aplicadas en los puntos O1 y O2, respectivamente, es otra fuerza R.
• Fuerzas paralelas de distinto sentido: La resultante tiene la dirección y el sentido de la fuerza mayor; su punto de aplicación está fuera del segmento que une los puntos de aplicación y su módulo es la diferencia de los módulos de las fuerzas que lo componen.

Par de fuerzas

El momento de un par de fuerzas es igual al producto del módulo de una de las fuerzas por la distancia d entre las rectas sobre las que actúan las fuerzas.

M = F · d

Condiciones de equilibrio de un sólido

Para que un sólido permanezca en equilibrio estático deben darse estas dos condiciones:

• La resultante de las fuerzas que actúan sobre el sólido debe ser nula (R = 0). Es la condición necesaria para que el sólido no se desplace.
• El momento resultante de las fuerzas que actúan sobre el sólido debe ser nulo (M = 0). Es la condición necesaria para que el sólido no gire.

Centro de gravedad de un sólido

El centro de gravedad de un sólido es el punto imaginario, G, donde se aplica el peso del sólido.

• En un sólido simétrico coincide con su centro de simetría.
• En un sólido irregular plano se halla suspendiéndolo de dos puntos diferentes de forma sucesiva y marcando la vertical en cada caso.

Un sólido apoyado está en equilibrio estático cuando la vertical que pasa por su centro de gravedad cae dentro de la base de sustentación.

Equilibrio en máquinas simples

Ley de la palanca: El producto de la potencia por su brazo es igual al producto de la resistencia por el suyo.

• Primer género: tijeras.
• Segundo género: cascanueces.
• Tercer género: pinzas.