Condiciones de Equilibrio en 3 dimensiones y 2 dimensiones

El libro describe que hay dos condiciones para el equilibrio del cuerpo rígido,

F = 0 , METRO o = 0
dónde F es la suma vectorial de todas las fuerzas externas que actúan sobre el cuerpo y METRO o es la suma de los momentos de par y los momentos de todas las fuerzas con respecto a cualquier punto O.

Si queremos expresar estas fuerzas externas y momentos de par en el sistema de coordenadas cartesianas, obtenemos 6 ecuaciones de equilibrio,

F X = F y = F z = 0
METRO X = METRO y = METRO z = 0
Entiendo esto, pero en 2 dimensiones, las ecuaciones de equilibrio son
F X = F y = METRO o = 0.
¿Por qué hay sólo tres ecuaciones? ¿Por qué no hay cuatro, es decir
F X = F y = METRO X = METRO y = 0.

Eso sería porque hay un vector de momento en 2D. En 2D, el momento es una cantidad escalar.
En general, el momento no es un vector. Es una 'forma diferencial de rango 2', por lo que en dimensión d Tiene d ( d 1 ) / 2 componentes

Respuestas (2)

Lo que el libro quería decir con "dos dimensiones" es en realidad un sistema cuyas fuerzas que actúan sobre se encuentran en un plano, es decir, son fuerzas coplanares. Dado que el par,

METRO = r × F ,
es un producto vectorial que involucra fuerzas, apunta en una dirección perpendicular a ese plano. Si las fuerzas están en el X y plano, entonces el par está en el z dirección.

si una fuerza F = ( F X F y 0 ) se encuentra en un avión en un lugar (también en el mismo avión) r = ( X y 0 ) entonces el momento equipolento tiene solo una componente fuera del plano

METRO 0 = r × F = ( X y 0 ) × ( F X F y 0 ) = ( 0 0 X F y y F X )


Está ocurriendo algo similar, pero a la inversa, con el movimiento. La velocidad de un punto r = ( X y 0 ) debido a una rotación sobre el origen de ω = ( 0 0 θ ˙ ) se encuentra completamente en el avión

v = ω × r = ( 0 0 θ ˙ ) × ( X y 0 ) = ( y θ ˙ X θ ˙ 0 )