Equilibrio rotación

Segunda condición de equilibrio: anulación del momento neto respecto a cualquier punto de apoyo.

Idea general del tema

El equilibrio de rotación exige que la suma de los momentos de las fuerzas respecto de un eje sea nula. Para el equilibrio estático completo, además, la suma de fuerzas debe ser nula. El momento de una fuerza mide su capacidad de hacer girar un cuerpo: depende del módulo de la fuerza, de la distancia desde el eje a su línea de acción y del ángulo con que se aplica.

El tema define el momento, enuncia la condición de equilibrio de rotación y la aplica a las palancas, donde una fuerza pequeña con un brazo largo equilibra una fuerza grande con un brazo corto. Es el principio de balanzas, tijeras, carretillas y herramientas manuales.

Qué se comprende al terminar

Al terminar, el alumno debe ser capaz de calcular el momento de una fuerza respecto de un eje, el signo según el sentido de giro, y de plantear la suma de momentos para obtener fuerzas desconocidas.

Asimismo, debe poder aplicar la condición de momentos a palancas y calcular la fuerza que equilibra una carga.

Ruta didáctica recomendada

1. Momento de una Fuerza: momento como fuerza por brazo, con su signo y su dirección, y cómo se calcula respecto de un eje.
2. Condición Sumatoria Momentos: condición de suma de momentos nula respecto de un eje, cómo elegirlo y su aplicación a las palancas.

Criterio físico esencial

El criterio esencial es medir el brazo como la distancia perpendicular desde el eje a la línea de acción de la fuerza, no hasta el punto de aplicación, y mantener un único convenio de signos. Elegir el eje donde actúan las fuerzas desconocidas elimina incógnitas.

Conexión con problemas reales

• palancas, balanzas, carretillas y tijeras.
• llaves y herramientas para apretar tornillos.
• puertas, grúas y brazos articulados.
• estabilidad de vuelco en vehículos y estructuras.

Objetivo final del tema

El objetivo final es plantear y resolver el equilibrio de rotación de cualquier cuerpo rígido, calcular momentos con el brazo correcto y analizar el equilibrio de una palanca.