IntroducciónUn sólido rígido es un sistema de partículas en el cual las distancias relativas entre ellas permanecen constantes. Cuando las distancias entre las partículas que constituyen un sólido varían, dicho sólido se denomina deformable. En lo que sigue nos ocuparemos únicamente del estudio del movimiento de un sólido rígido. En general, el movimiento de un sólido rígido puede ser muy complejo; sin embargo, vamos a ver que haciendo las descomposiciones oportunas, puede ser analizado por partes, lo que nos permitirá simplificar el problema. En la siguiente animación se ha representado el movimiento de un bolo lanzado al aire:
El bolo durante su vuelo describe un movimiento complejo, en el que gira y al mismo tiempo va desplazándose hacia la derecha. Como el sólido es un sistema de partículas, podemos calcular la aceleración de su centro de masas utilizando la segunda ley de Newton. Las únicas fuerzas externas que actúan sobre él (despreciando el rozamiento) son los pesos de las partículas que lo constituyen y, por tanto, la aceleración de su centro de masas viene dada por:
Es decir, el centro de masas del sólido se mueve como un punto de masa igual a la masa total del sistema lanzada al aire. Por tanto, describe un movimiento parabólico. Utilizando la segunda ley de Newton aplicada a un sistema de partículas podemos describir el movimiento de traslación del centro de masas de un sólido rígido. Sin embargo, en la animación se observa que, además del movimiento de traslación de su centro de masas, el sólido describe una serie de giros. La segunda ley de Newton es válida únicamente para describir movimientos de traslación, por lo que debemos encontrar otra ecuación que nos permita analizar la parte rotacional del movimiento. Si observamos el sólido desde un sistema de referencia situado en su centro de masas (parte superior derecha de la figura):
vemos que su movimiento es únicamente de rotación.
A continuación deduciremos la ecuación que describe este movimiento de rotación. |
