Un cuerpo rígido es un concepto que representa cualquier cuerpo que no se deforma y es representado por un conjunto de partículas que se mueven de tal manera que no se alteran las distancias entre ellos, sea cual sea la fuerza actuante. En estática del cuerpo rígido lo que se estudia es el equilibrio de fuerzas en sistemas físicos en equilibrio estático, es decir, en un estado en el que las posiciones relativas de los subsistemas no varían con el tiempo. Para que un cuerpo rígido esté en equilibrio se deben cumplir dos condiciones: las fuerzas externas al cuerpo rígido se equilibren, es decir, que la suma de todas las fuerzas que actúan sobre él tiene que ser cero; y, que la tendencia a girar el cuerpo que unas fuerzas externas pueden producir es contrarrestada por otras para que estas fuerzas aplicadas no hagan girar al cuerpo rígido alrededor de cualquier eje.

En contraste, como rama de la dinámica, la cinética del cuerpo rígido estudia las causas del movimiento el cual es provocado por las fuerzas y los momentos externos que actúan sobre el cuerpo rígido. Su análisis tendrá como base la cinemática que brinda la descripción de cada tipo de movimiento sin considerar las causas o fuerzas que lo provocan y la cinética del cuerpo rígido se centra en la aplicación de las ecuaciones de movimiento para explicar dichas causas.

Para profundizar acerca del estudio de la estática y cinética de cuerpos rígidos, te invitamos a revisar los siguientes recursos:

Para comenzar a introducirte en el estudio de la estática de cuerpos rígidos, revisa las páginas 74-87 y 93-99 del documento “Mecánica vectorial para ingenieros. Estática”, en: https://www.academia.edu/36625286/Mec%C3%A1nica_Vectorial_Para_Ingenieros_Estatica_Beer_Johnston_9na_ed, donde se expone qué se analiza en la estática de cuerpos rígidos iniciando con la distinción entre las fuerzas externas e internas que actúan sobre los cuerpos rígidos, se explica lo que establece el principio de transmisibilidad, se introduce el concepto de momento de una fuerza a partir del producto de dos vectores y lo que se plantea en el teorema de Varignon. Posteriormente, se presentan los aspectos fundamentales del álgebra vectorial para analizar ejercicios y problemas que involucran los conceptos de momento de una fuerza con respecto a un punto y el momento de una fuerza con respecto a un eje.

Sigue con la lectura de las páginas 160-167 y 171-181 del documento “Estática. Mecánica para ingeniería”, en: https://drive.google.com/file/d/0BxMiVMwjs3ePbWJxdUdqckFSdEk/view?usp=sharing&resourcekey=0-rau0DJPmN7sBoKbmLFeLKw, en que se explica qué es un par y el momento de un par, se muestran los métodos de cálculo para determinar el momento M de un par con ejemplos de demostración de cada uno de ellos. A continuación, se desarrolla el tema de los sistemas equivalentes indicando las condiciones que deben cumplir dos sistemas para que se definan como equivalentes si el interés sólo es la fuerza total y el momento total ejercidos; se concluye con la descripción de cómo un sistema dado se remplazaría por otro equivalente menos complicado para simplificar su análisis las fuerzas y momentos que actúan sobre un cuerpo mediante la representación de un sistema por medio de una fuerza y un par; la representación de una fuerza con una fuerza y un par; fuerzas concurrentes representadas por una fuerza; fuerzas paralelas representadas por una fuerza.

Para ampliar tu conocimiento acerca de cómo se forma un par y los métodos de cálculos correspondientes al momento de un par con problemas de aplicación, revisa las páginas 113-118, 121-123, 212-217 de la lectura “Ingeniería mecánica. Estática”, en: https://www.academia.edu/39551963/_SCAN_Ingenier%C3%ADa_mec%C3%A1nica._Est%C3%A1tica._-_William_F._Riley_and_Leroy_D._Sturges_-_1ED, además, se expone el tema de descomposición de una fuerza en una fuerza y un par, asimismo, se presentan ejemplos que ilustran el método para transformar una fuerza en una fuerza F y un par C. Más adelante, se introduce al concepto de equilibrio del cuerpo rígido mencionando las condiciones de equilibrio de un cuerpo rígido en ecuaciones vectoriales y de forma escalar, asimismo, se menciona la utilidad de los diagramas de cuerpo libre (también llamados diagramas de sólido libre) precisando los cuatro pasos que conforman el proceso básico para dibujarlo. Finalmente, se enlistan y describen las reacciones bidimensionales en apoyos y conexiones.

Prosigue con la lectura de las páginas 84-91 y 94-102 del libro “Mecánica para ingenieros. Estática”, en: https://drive.google.com/file/d/0BxMiVMwjs3ePbWJxdUdqckFSdEk/view?usp=sharing&resourcekey=0-rau0DJPmN7sBoKbmLFeLKw, en ellas se expone el tema de equilibrio de cuerpos rígidos, particularmente, en dos dimensiones iniciando con el aislamiento de un sistema mecánico. También, se precisan los modelos de acción de las fuerzas y las condiciones de equilibrio en dos dimensiones.

Ahora consulta las páginas 392-393, 395-403, 409-418, 425-428 y 440-444 de “Ingeniería mecánica. Dinámica”, en: https://es.slideshare.net/luisda0503/dinamica-hibbeler. Al inicio, desde la cinemática (sin considerar las causas que lo originan), se explican los tres tipos de movimiento plano de un cuerpo rígido: traslación, rotación alrededor de un eje fijo y el movimiento plano general (indicando en qué consiste el análisis del movimiento absoluto y el movimiento relativo mediante ejes trasladantes); la definición de centro instantáneo de velocidad cero y el movimiento relativo por medio de ejes rotatorios). A continuación, se exponen los fundamentos de la cinética plana de un cuerpo rígido analizando el momento de inercia de masa, el teorema de ejes paralelos, el radio de giro y los cuerpos compuestos. Además, se muestra cómo se aplican las ecuaciones de movimiento de cinética plana: ecuación del movimiento de traslación (traslación rectilínea y traslación curvilínea), ecuación del movimiento de rotación alrededor de un eje fijo y la ecuación de movimiento plano general.

Observa los minutos 4:59 a 12:37 del video “Capítulo 6 (Cinética 2D de cuerpos rígidos) Video 4 Ejemplos”, en: https://youtu.be/7MJc0KUMIxI?t=299, donde se explica cómo resolver un problema de cinética del cuerpo rígido en dos dimensiones.