MARCO TEORICO DEFINICIÓN DECUERPO RÍGIDO Un cuerpo rígido es aquel cuya forma no varía pese a ser sometido a la acción de fuerzas externas. Eso supone que la distancia entre las diferentes partículas que lo conforman resulta invariable a lo largo del tiempo. El cuerpo rígido es un modelo ideal que se utiliza para realizar estudios de cinemática y de mecánica. Sin embargo, en la prác prácti tica ca,, todo todos s los los cuer cuerpo pos s se defo deforrman, man, aunq aunque ue sea sea de form forma a mínima, al ser sometidos al efecto de una fuerza externa. or lo tanto, las máquinas y las estructuras reales nunca pueden ser consideradas absolutamente rígidas.
!a "ine "inemá máti tica ca pode podemo mos s esta establ blec ecer er que que es una una rama rama cien cientí tí#c #ca, a, concretamente enmarcada dentro del campo de la $ísica, que tiene como ob%eto de estudio lo que son los movimientos de los cuerpos, sin tener en consideración lo que son las presiones o fuerzas a las que se ven sometidos. &simi &simismo smo es impor importan tante te resal resaltar tar el 'ec'o 'ec'o de que la mencio mencionad nada a disciplina cientí#ca desarrolla sus estudios y análisis teniendo tres pilares fundamentales para ello. Estos no son otros que el tiempo, el espacio y el móvil. (odo ello da lugar a que posteriormente se traba%e con lo que es el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, el movimiento armónico simple, el movimiento rectilíneo, el movimiento circular o el movimiento parabólico, entre otros. )ientras, por su parte, la citada )ecánica lleva a cabo tambi*n el estudio del movimiento de los cuerpos pero tambi*n el reposo de los mismos. mismos. +os cuestiones cuestiones en las que sí estudia estudia tambi*n lo que son las fuerzas que actan sobre aquellos.
El estudio de las poleas es uno de los campos de traba%o fundamentales dentro de esta citada rama cientí#ca que nos encontramos con el 'ec'o de que cuenta a su vez con varias rami#caciones. +e esta manera, existe la mecánica cuántica relativista, la mecánica relativista, la mecánica cuántica y la mecánica clásica. Esta ltima se divide en dos- la mecánica estadística y la mecánica de medios continuos. En concreto la ltima de todas las expuestas es aquella que se centra en estudiar a fondo lo que es la acstica, los sólidos deformables y los uidos. Existen distintos modos de movimiento de un cuerpo rígido. !a traslación consiste en el traslado del cuerpo, de manera que, en cada instante, las partículas que lo forman mantienen la misma velocidad y aceleración. "on la rotación, las partículas se mueven en relación a un e%e con la misma velocidad y aceleración angular. "uando la traslación y la rotación se combinan, aparece el movimiento general, que es estudiado a partir de la traslación y la rotación del centro de masa. !os especialistas suelen estudiar el efecto de las fuerzas e%ercidas sobre el cuerpo rígido para determinar cómo puede reemplazarse un sistema de fuerzas por otro equivalente que sea más simple. ara esto, se basan en la suposición de que el efecto de la fuerza permanece sin cambios mientras la fuerza se mueva en su línea de acción, lo que signi#ca que las fuerzas pueden ser representadas por vectores deslizantes. Entre los conceptos fundamentales para estos estudios, se encuentran el momento de la fuerza respecto a su e%e y el momento de la fuerza respecto a un punto, que permiten concretar distintos cálculos.
VECTOR En física, un vector tambi*n llamado vector euclidiano o vector geom*trico es una magnitud física de#nida en un sistema de referencia que se caracteriza por tener módulo o longitud y una dirección.
/epresentación grá#ca de un vector como un segmento orientado sobre una recta.
FUERZA
En física, la fuerza es una magnitud vectorial que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Segn una de#nición clásica, fuerza es todo agente capaz de modi#car la cantidad de movimiento o la forma de los materiales. 0o debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o de energía. En el Sistema 1nternacional de Unidades, la unidad de medida de fuerza es el ne2ton que se representa con el símbolo- 0 , nombrada así en reconocimiento a 1saac 0e2ton por su aportación a la física, especialmente a la mecánica clásica. El ne2ton es una unidad derivada del S1 que se de#ne como la fuerza necesaria para proporcionar una aceleración de 3 m4s5 a un ob%eto de 3 6g de masa.
+escomposición de las fuerzas que actan sobre un sólido situado en un plano inclinado.
TENSION
!a tensión ( es la fuerza que puede existir debido a la interacción en un resorte, cuerda o cable cuando está atado a un cuerpo y se %ala o tensa. Esta fuerza ocurre 'acia fuera del ob%eto y es paralela al resorte, cuerda o cable en el punto de la unión.
DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE
7loque sobre un plano inclinado 8arriba9 y diagrama de cuerpo libre de ese mismo bloque 8aba%o9. Un diagrama de cuerpo libre es una representación grá#ca utilizada a menudo por físicos e ingenieros para analizar las fuerzas que actan sobre un cuerpo libre. El diagrama de cuerpo libre es un elemental caso particular de un diagrama de fuerzas. En espa:ol, se utiliza muy a menudo la expresión diagrama de fuerzas como equivalente a diagrama de cuerpo libre, aunque lo correcto sería 'ablar
de diagrama de fuerzas sobre un cuerpo libre o diagrama de fuerzas de sistema aislado. Estos diagramas son una 'erramienta para descubrir las fuerzas desconocidas que aparecen en las ecuaciones del movimiento del cuerpo. El diagrama facilita la identi#cación de las fuerzas y momentos que deben tenerse en cuenta para la resolución del problema. (ambi*n se emplean para el análisis de las fuerzas internas que actan en estructuras Un esquema del cuerpo en cuestión y de las fuerzas que actan sobre *l representadas como vectores. !a elección del cuerpo es la primera decisión importante en la solución del problema. or e%emplo, para encontrar las fuerzas que actan sobre una bisagra o un alicate, es me%or analizar solo una de las dos partes, en lugar del sistema entero, representando la segunda mitad por las fuerzas que e%erce sobre la primera.
TORQUE O MOMENTO DE UNA FUERZA "uando se aplica una fuerza en algn punto de un cuerpo rígido, dic'o cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotación en torno a algn e%e. &'ora bien, la propiedad de la fuerza aplicada para 'acer girar al cuerpo se mide con una magnitud física que llamamos torque o momento de la fuerza. Entonces, se llama torque o momento de una fuerza a la capacidad de dic'a fuerza para producir un giro o rotación alrededor de un punto. En el caso especí#co de una fuerza que produce un giro o una rotación, muc'os pre#eren usar el nombre torque y no momento, porque este ltimo lo emplean para referirse al momento lineal de una fuerza.
!a puerta gira cuando se aplica una fuerza sobre ella; es una fuerza de torque o momento
ara explicar grá#camente el concepto de torque, cuando se gira algo, tal como una puerta, se está aplicando una fuerza rotacional. Esa fuerza rotacional es la que se denomina torque o momento. "uando empu%as una puerta, *sta gira alrededor de las bisagras. ero en el giro de la puerta vemos que intervienen tanto la intensidad de la fuerza como su distancia de aplicación respecto a la línea de las bisagras. Entonces, considerando estos dos elementos, intensidad de la fuerza y distancia de aplicación desde su e%e, el momento de una fuerza es, matemáticamente, igual al producto de la intensidad de la fuerza 8módulo9 por la distancia desde el punto de "uando se aplicación de la fuerza 'asta el e%e de giro. e%erce una Expresada como ecuación, la fórmula es fuerza $ en el punto 7 ) < $ = d de la barra, la barra donde ) es momento o torque gira $ < fuerza aplicada alrededor del punto d < distancia al e%e de giro &. El momento de la fuerza $ vale ) < $ =d
El torque se expresa en unidades de fuerza>distancia, se mide comnmente en 0e2ton metro 80m9. Si en la #gura de la izquierda la fuerza $ vale 3? 0 y la distancia d mide @ m, el momento de la fuerza vale) < $ = d < 3? 0 = @ m < 3AB 0m !a distancia d recibe el nombre de Cbrazo de la fuerzaD. Una aplicación práctica del momento de una fuerza es la llave mecánica 8ya sea inglesa o francesa9 que se utiliza para apretar tuercas y elementos similares. "uanto más largo sea el mango 8brazo9 de la llave, más fácil es apretar o ao%ar las tuercas.
"on este e%emplo vemos que el torque y la fuerza están unidos directamen te.
ara apretar una tuerca se requiere cierta cantidad de torque sin importar el punto en el cual se e%erce la fuerza. Si aplicamos la fuerza con un radio peque:o, se necesita más fuerza para e%ercer el torque. Si el radio es grande, entonces se requiere menos fuerza para e%ercer la misma cantidad de torque.
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