Cuando un cuerpo esta sometido a un sistema de
fuerzas, que la resultante de todas las fuerzas y el momento resultante
sean cero, entonces el cuerpo está en equilibrio. Esto, físicamente,
significa que el cuerpo, a menos que esté en movimiento uniforme
rectilíneo, no se trasladará ni podrá rotar bajo la acción de ese sistema
de fuerzas.
Por ahora centraremos la atención en un solo
cuerpo, posteriormente se estudiaran sistemas de varios cuerpos
interconectados.
Las posibilidades de movimiento que tiene un
cuerpo o los grados de libertad, son seis: tres de traslación, en las
direcciones x, y, z y tres de rotación, alrededor de los mismos ejes. Como
en general, los cuerpos que son objeto de estudio en ingeniería están
unidos, soportados, en contacto con otros, las posibilidades de movimiento
en translación y rotación son menores, esto es, disminuyen los grados de
libertad. Es, entonces, importante conocer qué tipo de restricción
ofrecen los apoyos, uniones o contactos que tiene el cuerpo objeto del
análisis. Las restricciones a que es sometido un cuerpo, se manifiestan
físicamente por fuerzas o pares (momentos) que impiden la translación o la
rotación respectivamente y se les conoce como reacciones.
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El
estudio del equilibrio de un cuerpo rígido consiste básicamente en conocer todas
las fuerzas, incluidos los pares que actúan sobre él para mantener ese
estado.
Por
ahora se analizarán las fuerzas externas que actúan sobre el cuerpo, es
decir las fuerzas que otros cuerpos, unidos o en contacto con él, le
ejercen. Estas fuerzas son las fuerzas aplicadas por contacto, el
peso y las reacciones de los apoyos. Las fuerzas aplicadas y el peso
en general son conocidos, entonces el estudio del equilibrio consiste
básicamente en la determinación de las reacciones. También puede ser
objeto de estudio las condiciones geométricas que se requieren para
mantener en equilibrio el cuerpo.
Para
determinar las reacciones que se ejercen sobre un cuerpo es importante
entender las restricciones que otros cuerpos le imponen al
movimiento. La cuestión es fácil, si un cuerpo restringe la
traslación en una dirección, por ejemplo en x, éste ejercerá una fuerza en
esta dirección; si impide la rotación alrededor de un eje, ejercerá un par
en la dirección de ese eje.
Las
reacciones ejercidas por diferentes apoyos o uniones se presentan en el
cuadro al final de la sección, tanto para situaciones tridimensionales como
para casos en dos dimensiones.
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