¿Qué es el equilibrio estático?
¿Qué hace que un objeto estacionario permanezca estacionario? ¿Por qué un automóvil estacionado se queda donde está? ¿O una turbina eólica no gira ese minuto en concreto? Puede parecer obvio, pero hay ciertas condiciones que deben cumplirse para que eso suceda, para que el objeto esté en equilibrio estático.
El equilibrio estático es cuando un objeto no se mueve porque las diversas influencias sobre ese objeto están en equilibrio (son iguales). Un cuerpo rígido es solo un objeto que tiene una forma particular que no cambia. Entonces, el equilibrio estático de un cuerpo rígido es el estado en el que un objeto sólido no se mueve, porque sus influencias están equilibradas.
Pero, ¿qué causa que un objeto esté en equilibrio estático? Hay dos condiciones que deben cumplirse para que este sea el caso. El objeto debe estar en equilibrio de traslación y rotación.
Equilibrio traslacional
La traducción es donde un objeto se mueve hacia la izquierda o hacia la derecha, hacia adelante o hacia atrás, hacia arriba o hacia abajo. Es un movimiento de todo el objeto en una dirección particular. Se dice que el objeto está en equilibrio de traslación si las fuerzas están equilibradas en todas las direcciones: si las fuerzas hacia arriba son iguales a las fuerzas hacia abajo, las fuerzas hacia la izquierda son iguales a las fuerzas hacia la derecha y las fuerzas hacia adelante son iguales a las fuerzas hacia atrás. Las fuerzas son iguales, por eso se llama equilibrio.
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Por ejemplo, volvamos al auto estacionado. Permanece donde está porque las fuerzas sobre él están equilibradas. La fuerza de gravedad descendente se equilibra con el suelo que empuja hacia arriba el automóvil. Si camina hacia el automóvil y lo empuja, pero el automóvil no se mueve, es porque su fuerza de empuje se equilibró con la fuerza de fricción, una fuerza causada por la aspereza del suelo.
Equilibrio rotacional
Pero los objetos no solo se mueven hacia arriba y hacia abajo, o hacia la izquierda y hacia la derecha, o hacia adelante y hacia atrás. Hay otro tipo de movimiento: el movimiento de rotación. El movimiento de rotación es donde un objeto permanece en posición, pero gira alrededor de un punto de pivote. Así es como una rueda gira sobre su eje o una turbina eólica gira cuando es empujada por el aire.
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Las fuerzas hacen que las cosas giren, al igual que hacen que las cosas se traduzcan. Pero para que ocurra la rotación, la fuerza debe estar descentrada. Si encuentra un balancín en un parque y lo empuja hasta el centro, no pasará nada. Para hacer que el balancín suba o baje, debes empujar más cerca de uno de los bordes. A esta fuerza a una distancia de un punto de pivote la llamamos torque . Cuanto más fuerte empuje, mayor será el torque, y cuanto más lejos del punto de pivote empuje, mayor será el torque.
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El equilibrio rotacional es donde los pares están equilibrados: los pares en sentido horario se equilibran con los pares en sentido antihorario. Si eso sucede con un objeto estacionario, ese objeto permanecerá exactamente donde está y no rotará.
Si un objeto está en equilibrio rotacional y también en equilibrio traslacional, entonces se cumplen las dos condiciones, y juntos se dice que ese objeto está en equilibrio estático completo.
Resumen de la lección
El equilibrio estático de un cuerpo rígido es el estado en el que un objeto sólido no se mueve porque sus influencias están equilibradas. Esas influencias son fuerzas y momentos de torsión. Para que un objeto esté en equilibrio estático, debe estar tanto en equilibrio de traslación como en equilibrio de rotación.
Incluyendo el flujo de genes en el equilibrio de Hardy-Weinberg
El equilibrio traslacional es donde las fuerzas hacia arriba, hacia la izquierda y hacia adelante son iguales a las fuerzas hacia abajo, hacia la derecha y hacia atrás. Debido a que todas las fuerzas están equilibradas, el objeto no se acelerará ni desacelerará, y un objeto estacionario en equilibrio traslacional permanecerá exactamente donde está.
El equilibrio rotacional es donde se equilibran los pares de torsión en sentido horario y antihorario (fuerzas descentradas). Un objeto en equilibrio rotacional no comenzará a girar más en ninguna dirección. Cuando un objeto está en equilibrio tanto traslacional como rotacional, entonces en general está en equilibrio estático. Ahí es cuando tienes un objeto verdaderamente quieto.
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