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U-15
CAPÍTULO 2
CONCEPTOS BÁSICOS DE LA ESTÁTICA
2.1. Equilibrio. Sistema físico (1)
El estado de inmovilidad o reposo de los
objetos materiales se conoce témicamente con el
nombre de estado de equilibrio {estático]. Constituye
el tema medular de la estática, una de las grandes
divisiones de la mecánica.
Muchos de los conceptos principales de la
estática figuran ya en los problemas más simples de
equilibrio. Los introduciremos e ilustraremos
valiéndonos del conjunto en equilibrio mostrado en la
Fig. 25. Está formado por un amigo que jala una
cuerda atada a un bloque. El bloque descansa sobre
una tabla, que a su vez presiona un resorte, compri–
miéndolo contra el piso.
Piso
Fig.25
El equilibrio de los cuerpos físicos se rige por
unas "leyes de equilibrio estático", derivables de las
leyes de Newton de la mecánica.
He aquí un enunciado bastante obvio acerca
del equilibrio:
Si , un conjunto de cuerpos está en equilibrio,
entonces cada cuerpo o subconjunto de cuerpos del conjunto
dado está en equilibrio separadamen te.
De esta manera, sea que conside!'emos el conjunto
completo de la Pig, 25, o solamente uno de sus
cuerpos, o cualquier combinación de ellos, las leyes
del equilibrio se aplicarán por igual a cada una de
tales construcciones. En este contexto aplicativo, el
cuerpo o agregado de cuerpos a considerar se
denomina el "sistema físico", conforme a la siguiente
definición general (usada también en otras ramas de
la mecánica):
(16) El sistema (físico] es aquel cuerpo o
conjunto de cuerpos estipulado expresamente para
aplicarle las leyes de la mecánica, (En particular,
las leyes del equilibrio.)
Cuando los cuerpos a analizar son fácilmente
distinguibles y delimitables, como sucede con los de la
Fig. 25, podemos definir el sistema por el método de
enumeración, esto es, haciendo una lista de los cuerpos
que lo constituirán5 .
Entenderemos por sistema global el formado
por la totalidad de los cuerpos de interés. Para el
conjunto de la Fig, 25 lo escribiremos 'así:
Sistema global ~
{Amigo, Cuerda, Bloque, Tabla, Resorte}
Hemos dejado el Piso fuera del sistema global.
Este cuerpo es un apoyo fijo del sistema, es decir, un
cuerpo masivo unido firmemente a Tierra (como
también lo sería una Pared, un Techo, una Mesa fija,
etc.). Los apoyos fijos regularmente no se incluyen en
el sistema; pertenecen a los alrededores del mismo.
Podemos construir otros sistemas tomando
cada cuerpo separadamente, o en combinaciones de
dos a dos, tres a tres, etc, En la Fig. 2 se muestran 2
posibles sistemas más.
(Amigo, Cuerda, Bloque) (Bloque, Tabla, Resorte)
Fig.26
<Nota. De N cuerpos podemos construir un total de
2N - 1 sistemas distintos. Serían 16 para el sistema
global citado, compuesto de 5 cuerpos.>
5 El sistema físico puede incluir también fragmentos de
cuerpos. Este caso se discute en la sección 3.6.