4: Momentos y Equivalencia Estática

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Cuando se aplica una fuerza a un cuerpo, el cuerpo tiende a traducirse en la dirección de la fuerza y también tiende a girar. Ya hemos explorado la tendencia traslacional en el Capítulo 3. Nos centraremos en la tendencia rotacional en este capítulo.

Esta tendencia rotacional se conoce como el momento de la fuerza, o más simplemente el momento. Usted puede estar familiarizado con el término torque de la física. Los ingenieros utilizan “torque” donde los físicos usan el “momento” para describir el mismo concepto. Los momentos son vectores, por lo que tienen magnitud y dirección y obedecen todas las reglas de suma y resta de vectores descritas en el Capítulo 2. Adicionalmente, los momentos tienen un centro de rotación, aunque es más preciso decir que tienen un eje de rotación. En dos dimensiones, el eje de rotación es perpendicular al plano de la página y así aparecerá como un punto de rotación, también llamado centro de momento. En tres dimensiones, el eje de rotación puede ser cualquier dirección en el espacio 3D.

Una llave proporciona un ejemplo familiar. Una fuerza\(\vec{F}\) aplicada al mango de una llave inglesa, como se muestra en la Figura 4.0.1, crea un momento\(\vec{M}_A\) alrededor de un eje fuera de la página a través de la línea central de la tuerca en\(A\text{.}\) El\(\vec{M}\) es negrita porque representa un vector, y el subíndice\(A\) indica el eje o centro de rotación. La dirección del momento puede ser en sentido horario o antihorario dependiendo de cómo se aplique la fuerza.

Este interactivo muestra cómo una fuerza\(\vec{F}\) provoca un momento\(\vec{M}_A\) alrededor del punto\(A\text{.}\) Girar la llave inglesa y fuerza\(\vec{F}\) para ver cómo cambia la magnitud del momento.

Figura 4.0.1. Un momento\(\vec{M}_A\) es creado por la fuerza\(\vec{F}\text{.}\)