¡Hola querida comunidad de Hive, antes de todo reciban un cordial saludo! Continuando con la secuencia de los contenidos que se vienen desarrollando sobre mecánica, hoy traemos uno muy interesante y que guarda estrecha relación con el equilibrio y sus estados, desarrollaremos la estabilidad y el volcamiento. .
Imagen realizada con la página web de diseño gráfico y composición de imágenes Canva.
El concepto de estabilidad en sistemas mecánicos está íntimamente relacionado con las condiciones de equilibrio y el centro de gravedad (o centro de masa) de los mismos. Según Figueroa (2009) "la estabilidad es la capacidad que tiene un objeto para recobrar su estado de equilibrio, al ser sometido a una perturbación que lo hace cambiar su condición original".
Ahora bien, ¿Cómo podemos relacionar el equilibrio de un objeto con la ubicación de su centro de masa? Esa respuesta la podemos visualizar en el trompo de la imagen, el cual lo podemos observar en tres posiciones diferentes. Cuando el trompo está en posición de equilibrio inestable (a), cualquier desplazamiento pequeño lo hace perder su estado inicial y su centro de gravedad desciende en relación con el suelo. Si el trompo descansa la base opuesta (b), tiene mayor estabilidad y, al ser perturbado mediante el desplazamiento indicado, trata de volver a su estado de equilibrio inicial y el centro de gravedad sube con respecto al suelo. Ya para finalizar tenemos el trompo que descansa sobre su costado (c), en este caso cualquier desplazamiento no produce elevación o descenso de su centro de gravedad con respecto al suelo.
Trompo
Logrando comprender la situación anterior, podemos afirmar que si un objeto esta balanceado, se cumple lo siguiente:
- Si un desplazamiento hace descender su centro de gravedad, el objeto presenta un estado de equilibrio inestable.
- Si un desplazamiento hace subir su centro de gravedad, el objeto presenta un estado de equilibrio estable.
- Si un desplazamiento ni sube ni baja el centro de gravedad, el objeto presenta un estado de equilibrio neutro.
Lo que nos lleva a decir que la estabilidad de un objeto depende, básicamente de tres aspectos, los cuales son:
La base de sustentación de un objeto apoyado corresponde a la superficie con la cual se apoya. A medida que esta base aumenta, es mayor la estabilidad del objeto. Un ejemplo se observa en el libro que se presenta a continuación es menos estable cuando se encuentra en la posición a que cuando se encuentra en la posición b, esto se debe a que en la primera posición la base de sustentación tiene menor superficie con la relación a la segunda posición.
Libro
Mientras más bajo esté el centro de gravedad. Más estable será el objeto. Así mismo el camión que visualizamos seguidamente (a) es más estable que el camión (b) porque en el segundo el centro de gravedad se ubica más abajo que el primero, proporcionando más estabilidad en el mismo.
Camiòn
Otro aspecto importante para estabilidad de un objeto es el peso, ya que a medida que aumenta el peso de un objeto, se incremente su estabilidad. Entonces un camión cargado de sacos de cemento es más estable que un camión, de las mismas características, cargado de anime.
Por otra parte, cuando un objeto apoyado es perturbado por un desplazamiento, es posible, bajo cierta condición, que se produzca un volcamiento del mismo. Esa condición es la siguiente:
Si la línea de acción del peso del cuerpo (la cual pasa por el centro de gravedad) atraviesa la base de sustentación del mismo, el cuerpo permanecerá en equilibrio; de lo contrario, volcará.
Revisemos las imágenes a continuación, la base de sustentación es el área rayada. El volcamiento solo se produce en el caso (c), donde la vertical bajada desde el centro de gravedad no pasa por la base de sustentación. El momento de torsión de la fuerza aplicada por el hombre alrededor de una de las aristas del bloque, produce el giro que lo hace volcar.
Conclusión
Después del desarrollo del contenido podemos llegar a las siguientes conclusiones:
- Las condiciones de equilibrio y los aspectos de la estabilidad de un objeto es un tema que presenta gran aplicabilidad en la construcción de automóviles, sobre todo en aquellos de carga pesada.
- Mientras mayor sea la base de un objeto mejor será su estabilidad.
- Mientras más bajo se encuentre el centro de gravedad proporcionara mejor estabilidad a un objeto.
- Los objetos con mayor peso poseen mejor estabilidad.
- El volcamiento de un cuerpo se produce cuando la vertical bajada desde el centro de gravedad no pasa por la base de sustentación.
Referencias
Figuera, J. (2009). Física, Texto y problemario. Caracas: Ediciones CO-BO.
Serway, R & Jewett, J. (2005). Física para Ciencias e Ingenierías, Volumen I. México: International Thomson Editores, S.A
Nota: Todos los diagramas y ecuaciones presentados en esta publicación son diseñados y editados por mi persona utilizando elementos e imágenes del programa Microsoft Power Point.
