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En la Animación 1 se muestra una barra rígida de masa uniforme situada sobre una mesa sin rozamiento. La vista es desde encima de la mesa. El pequeño círculo negro indica la situación del centro de masa (posición en metros y momento de las fuerzas en Nm). Reinicio.
Pulse en la Animación 2
para ver las fuerzas que actúan sobre la barra (el peso y la normal se cancelan mutuamente y no se muestran; estarían, respectivamente hacia dentro y hacia fuera de la página). Suponga que la longitud de los vectores da el valor del módulo de las fuerzas en
newtons. ¿Si sólo actúan las fuerzas mostradas, estará la barra en equilibrio?
En primer lugar, es fácil comprobar que la resultante de todas las fuerzas mostradas no es cero, luego el centro de masa de la barra estaría acelerado, dando lugar a que la barra no estuviera en equilibrio. Además, sumando los momentos de las fuerzas respecto al centro de masa muestra que tampoco es cero. La barra adquiriría un movimiento de giro, acelerado, con velocidad angular saliendo de la página y creciente.
Suponga que queremos que la barra esté en equilibrio. ¿Qué fuerza adicional habría que aplicar a la barra?
Considere las condiciones necesarias para el equilibrio estático. La fuerza neta sobre la barra debe ser nula. Si añadimos todas las fuerzas mostradas
actuantes sobre la barra (como se muestra en la Animación 2),
la suma no es cero. Por tanto debemos aplicar otra fuerza sobre la barra cuyo valor, vectorial, sea la suma de las fuerzas actuales cambiada de signo.
¿En qué lugar habría que aplicar dicha fuerza?
Para que esté en equilibrio estático se precisa, adicionalmente, que el momento de la
fuerza sea cero. Por ello, el par de la fuerza extra ha de ser igual a la suma, vectorial, de los momentos de las restantes fuerzas, cambiado de signo. Sabiendo la fuerza y el par precisos, puede calcular, entonces, dónde debe estar aplicada la fuerza extra.
Ahora, en la Animación 3 tiene la oportunidad de añadir la fuerza extra para que la barra esté en equilibrio. Ajuste el módulo, dirección y sentido de dicha fuerza (vector azul) y colóquelo en el lugar correcto actuando sobre la barra. Después
compruebe su respuesta. Verá un vector rojo para la fuerza neta y una cifra, en color verde, que le muestra el valor del momento neto. Cuando la barra esté en equilibrio el vector rojo tendrá tamaño cero y el cálculo del momento indicará un valor nulo. Si no ocurre así, compruebe sus cálculos, ajuste el módulo, dirección y sentido del vector (azul) fuerza extra y sitúelo en el punto apropiado. Compruebe de nuevo su respuesta.
Ilustración creada por Aaron Titus.
Script creado por Aaron Titus y Mario Belloni.
© 2004 Pearson Educación S. A.