Lectura #2
Estabilidad del equilibrio estático y dinámico
Frecuentemente se confunde equilibrio con estabilidad, y lo cierto es que son conceptos distintos, pero relacionados entre si.
Físicamente, el equilibrio queda determinado cuando se cumplen simultáneamente las siguientes dos condiciones:
- la fuerza neta que actúa sobre el cuerpo es nula; y
- el torque neto respecto a cualquier posible eje de rotación también es nulo.
Todo lo dicho anteriormente tiene relación con el equilibrio estático (los cuerpos no se mueven).
A su vez se distinguen tres tipos de equilibrios:
- estable;
- inestable;
- indiferente.
El equilibrio estable se produce cunado la proyección vertical del cdg "cae" dentro de la superficie de sustentación o de apoyo. De lo dicho se deduce que: a mayor superficie de sustentación, más asegurada estará la estabilidad del cuerpo. Como ejemplo, considérese una botella parcialmente llena de agua en las siguientes dos situaciones:
En cualquiera de las dos situaciones representadas en los dibujos de arriba, la proyección vertical del cdg (representado con una "G") en cada botella, "cae" dentro de la superficie de apoyo en cada caso.
La botella de la izquierda al disponer de una mayor superficie de apoyo tiene, la estabilidad más asegurada, que la misma botella apoyada sobre su tapa, claramente de menor superficie de apoyo. La estabilidad de las botellas se compromete al inclinarlas progresivamente haciendo que la proyección vertical del cdg se valla desplazando cada vez más hacia el borde de la superficie de sustentación. Fuera del borde la botella vuelca, primero la botella derecha y luego la izquierda.
La altura del cdg también afecta la estabilidad: a mayor altura menor estabilidad. En el ejemplo anterior, la botella de la derecha tiene su cdg un poco más alto (¿por qué?) que la botella de la izquierda, algo más que "conspira" contra la estabilidad del equilibrio de la botella de la derecha.
En un nivel mayor de complejidad se tienen los equilibrios dinámicos: los cuerpos de mueven, y para hacerlo más complicado, el cdg puede cambiar de posición todo el tiempo respecto al cuerpo, debido a la permanente redistribución de la masa, y consecuentemente del peso de dicho cuerpo. Esto hace que la estabilidad del cuerpo en cada instante este en "tela de juicio" mientras que el cuerpo se mueve. A continuación se muestra una secuencia de cuatro fotogramas que capturan, en distintos instantes de tiempo, el movimiento de una muchacha mientras hace la "rueda de carro".
La determinación del cdg de la muchacha (indicado con "G") se logra con una herramienta del Kinovea. Como puede observarse, en todo momento la proyección vertical del cdg siempre cae dentro del área de sustentación (en rojo). El momento más "crítico" para la estabilidad se da en el segundo fotograma (de izquierda a derecha), donde la superficie de sustentación se reduce a la palma de la mano derecha de la muchacha.
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