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Rotación de sólidos

3. Rotación de sólidos

3.1 Cuerpos rígidos

En unidades anteriores consideramos los objetos como partículas pun-
tuales, y establecimos que una condición para que una partícula perma-
nezca en reposo es que la suma de las fuerzas que actúan sobre ella sea
igual a cero. Si consideramos que los objetos no son partículas puntuales,
sino que tienen dimensiones, podemos encontrar que sobre un objeto
pueden actuar fuerzas cuya suma es cero y sin embargo, no se encuentra
Figura 12. Las fuerzas aplicadas sobre el timón en reposo ni se mueve en línea recta con rapidez constante.
hacen que este gire.
Por ejemplo, sobre un timón se pueden ejercer fuerzas de igual intensi-
dad a cada uno de los lados (figura 12). Estas fuerzas son aplicadas en
direcciones contrarias y, sin embargo, el manubrio no permanece en
reposo sino que gira. Así, cuando consideramos que los objetos tienen
dimensiones y que no son simplemente partículas puntuales, necesita-
mos una condición adicional para que un objeto con dimensiones se
encuentre en reposo, pues no basta con que la fuerza neta sea igual a cero.

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Definición
Los cuerpos rígidos son sólidos cuya forma es definida debido a que las
2 partículas que los conforman se encuentran en posiciones fijas unas con
F respecto a otras.

eje de rotación Cuando se aplican fuerzas sobre un cuerpo rígido, se puede producir un
movimiento de rotación sobre él que depende de la dirección de las fuerzas
y de su punto de aplicación. Por ahora, para comparar los efectos produci-
dos por las fuerzas, diremos que ellas producen mayor o menor efecto de
rotación. La expresión, mayor o menor efecto de rotación se relaciona con
la aceleración angular debido a la aplicación de la fuerza.
Figura 13a. Al aplicar la fuerza perpendicular a la
barra, en dos distancias diferentes, con respecto Un ejemplo cotidiano de movimiento de rotación, se presenta al desmon-
al eje que pasa por el punto O cambia el efecto tar la llanta de un vehículo (figura 13a). Al aplicar una fuerza perpendi-
de rotación.
cular sobre la barra en el punto 1, se produce un mayor efecto de rotación
que al aplicar la misma fuerza en el punto 2. Por tal razón, resulta más
fácil soltar la tuerca cuando se aplica la fuerza en el punto 1 de la barra.
Para describir las fuerzas que producen rotación debemos establecer un
eje de rotación. Para el caso de la figura 13a, el eje de rotación pasa por
el punto O.
En la figura 13b se puede observar que no se produce efecto de rotación
cuando aplicamos una fuerza paralela a la barra, ni tampoco se produce
F efecto de rotación si la fuerza se aplica en la parte de la barra que coincide
con el eje de rotación.
Por otra parte, cuanto mayor es la distancia desde el punto de aplicación
de la fuerza al eje, mayor es el efecto de rotación que esta produce. Así,
para abrir la puerta de un vehículo, cuanto más lejos de las bisagras ejer-
cemos una fuerza, menor intensidad deberá tener dicha fuerza. De esta
manera, si queremos lograr el máximo efecto de rotación, es necesario
aplicar dicha fuerza en forma perpendicular al plano de la puerta. Si
Figura 13b. Al aplicar la fuerza sobre el eje
de rotación o paralela a la barra no hay efecto la fuerza aplicada se realiza sobre el borde en el cual se encuentran las
de rotación. bisagras, la puerta no rota.
160 © Santillana

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