Diagrama de fuerzas

*ObjetivosReconocer las fuerzas que actan sobre un objeto que est en movimiento o en reposo.

Representar con vectores las fuerzas que actan sobre un objeto en algn caso concreto.

Confeccionar un diagrama de fuerzas con las fuerzas que actan sobre un objeto en casos concretos.

Preguntas previasPor qu es til representar una fuerza con una flecha?Sobre un automvil que est estacionado en la calle, actan fuerzas?Cuntas fuerzas actan sobre una pelota que rueda sobre una cancha de pasto?, cules son?Qu direccin tiene una fuerza que se aplica a un objeto a travs de una cuerda?

Qu es un diagrama de fuerzas?Hola a todos y todas. Por ac estoy de nuevo.

Para analizar las fuerzas que actan sobre un objeto, es muy til lo que se denomina diagrama de fuerzas sobre un cuerpo libre.

O, simplemente: diagrama de fuerzas, o diagrama de cuerpo libre. Un diagrama de fuerzas es un esbozo muy simple en donde se identifican todas las fuerzas que actan sobre un objeto.

Cmo construir un diagrama de fuerzas? Hay varias consideraciones que tener en cuenta.

Hay una que ya se est utilizando: las fuerzas, por ser vectores, se representan con flechas.Una fuerza de mayor magnitud que otra, se dibuja con una flecha de mayor tamao. En el ejemplo, se tiene que FA es mayor que FB, es decir: FA > FB

La orientacin de la flecha representa la direccin y sentido del vector. En el ejemplo se tiene que FA se dirige hacia la derecha y FB se dirige verticalmente hacia abajo.

Posicin de los vectores que representan fuerzasPara efectos prcticos, y en situaciones simples, las fuerzas que recibe un objeto se dibujarn en el centro de masa del mismo. Para continuar con la simplicidad, y a espera de cursos superiores, el centro de masa estar en el centro del objeto.FuerzaFuerzaSituacin realEn el diagrama de fuerzasNormal 1Normal 2Situacin realEn el diagrama de fuerzasNormalVelocidadRoceVelocidadRoceSituacin realEn el diagrama de fuerzas

Importan solo las fuerzas que actan sobre el objetoNo hay que olvidar que cada vez que un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, ste ltimo reacciona aplicando una fuerza sobre el primero.

Es decir, ambas fuerzas no actan sobre el mismo cuerpo.Por ejemplo. El caso de la fuerza de roce sobre un objeto.movimientoFuerza de roce sobre el objeto.Fuerza de reaccin, al roce. Acta sobre el suelo.movimientoFuerza de roce sobre el objeto.En el diagrama de fuerzas.Muy importante: En el diagrama de fuerzas solo se ubica la fuerza que acta sobre el objeto que se estudia.

Diagrama de fuerzas y sistema de coordenadasLos fsicos, habitualmente, cuando confeccionan un diagrama de fuerzas, tambin ubican un sistema de coordenadas en el centro del objeto.

1: Arrastrando un cajnUn nio ata una cuerda a un cajn y lo arrastra en el suelo horizontal. La cuerda est inclinada respecto al suelo. Las fuerzas que actan sobre el cajn son:

El peso (P), debido a la gravedad terrestre.La tensin (T), que el nio ejerce con la cuerda sobre el cajn.El roce (f), entre el cajn y el suelo.La normal (N), que el suelo ejerce sobre el cajn.PNTfEl diagrama de fuerzas correspondiente es el siguiente:TPfN

2: Automvil con velocidad constanteUn automvil se desplaza en un camino recto y horizontal con velocidad constante. Construir un diagrama de cuerpo libre con las fuerzas que actan sobre l.Diagrama de fuerzas:PesoNormalMotrizRoceCmo son entre s los valores de: las fuerzas en el eje Y? las fuerzas en el eje X?Por qu?Respuestas

3: Motorista acelerandoConsideremos un motociclista que acelera en un camino recto y horizontal. Construir el diagrama de fuerzas con las fuerzas que actan sobre el conductor junto a su moto.Haga clic sobre las fuerzas que actan sobre la motocicleta.PesoNormalMotrizRocePor qu:a) las fuerzas normal y peso son de igual magnitud?b) la fuerza motriz es de mayor valor que la fuerza de roce?Lo siento, pero la fuerza tensin no acta sobre la motocicleta.MotrizPesoRoceTensinNormalContinuarRespuestas

4: ParacaidistaConstruir un diagrama de fuerzas para un paracaidista que cae con velocidad constante.Las fuerzas que actan sobre el paracaidista son: Peso RocePesoRoceResponda:Por qu no se considera la fuerza normal?Por qu los vectores de las fuerzas Peso y Roce son de igual tamao? Cuando el paracaidista an no abre el paracadas, cmo son, entre s, los tamaos de los vectores Peso y Roce?

5: La hamacaViene la poca estival y una persona, de vacaciones, se tiende en la hamaca que tiene bajo la sombra de un rbol, a leer un libro. Considerando las fuerzas que actan sobre la hamaca, confeccionar el diagrama de fuerzas correspondiente.Esta situacin se puede simplificar a:La hamaca recibe el peso de la persona, y el conjunto es sostenido por las dos cuerdas que penden de ambos rboles.En cada cuerda hay una fuerza llamada tensin que sostienen el peso total de la persona con la hamaca.PesoTensin cuerda derechaTensin cuerda izquierdaCuerda lado derechoCuerda lado izquierdoPeso sobre hamacaY, el diagrama de fuerzas es:

6: Construyendo un diagrama a partir de informacin Un objeto est sobre una superficie plana y horizontal, de modo que recibe las siguientes fuerzas: T en la direccin +X, P en la direccin Y, N en la direccin +Y y f en la direccin X. Si todas las fuerzas son de igual valor, construya el diagrama de fuerzas correspondientes.Para recordar:Aqu se presenta el sistema de coordenadas con las indicaciones necesarias.Por lo tanto, el diagrama solicitado sera:TPNfPuede estar en movimiento el objeto? Explique.Puede estar en reposo?

7: Un vehculo estacionadoEn la figura se observa una motocicleta estacionada en una calle que tiene pendiente (est inclinada). Ubique un sistema de coordenadas cuyo origen est en el centro de la motocicleta.- Construya un diagrama de fuerzas con las fuerzas que actan sobre la motocicleta.Respuestas

8: Un objeto cayendo librementeUn macetero cae del balcn de un edificio. Su cada es tal que la velocidad del macetero aumenta a medida que va cayendo.Identifique las fuerzas que actan sobre el macetero mientras cae.Construya el diagrama de fuerzas para el macetero mientras cae.Haga clic aqu para ver la cada del macetero.Respuestas

9: Pelota en movimientoEn la animacin siguiente se observa una pelota que es pateada por un nio. La pelota rueda, disminuye su velocidad y finalmente se detiene.Considerando que se muestra la fuerza de roce que acta sobre la pelota.Cules son las otras fuerzas que actan sobre la pelota mientras ella rueda?Construya un diagrama con todas las fuerzas que actan sobre la pelota.Respuestas

ResumenTodas las fuerzas se pueden representar con flechas debido a que son magnitudes vectoriales.

Independientemente del lugar en que un objeto reciba una fuerza, se la puede ubicar en su centro de masa.

En un diagrama de fuerzas solo se ubican las fuerzas que actan sobre un objeto, no las fuerzas que ejerce el objeto.

Un diagrama de fuerzas en un esbozo simple que permite analizar el comportamiento de un objeto a partir de las fuerzas que actan sobre l.

SugerenciasSe recomienda observar el siguiente video que est en Youtube.com: video.

Se recomiendan las siguientes pginas web:de Icaritohttp://www.fisicapractica.com/cuerpo-libre.phphttp://www.aulafacil.com/curso-fisica-movimiento/curso/Lecc-18.htm

Respuestas a diapositiva 10Diagrama de fuerzas:Cmo son entre s los valores de: las fuerzas en el eje Y? las fuerzas en el eje X?a)En el eje vertical, eje Y, las fuerzas normal y peso han de tener el mismo valor numrico. Esto se justifica por el hecho de que el automvil no acelera ni hacia arriba ni hacia abajo.b)En el eje X, eje horizontal, las fuerzas motriz y peso, que actan sobre el automvil, son de igual valor. Esto es consistente con el hecho de que el automvil no acelera, sino que tiene una velocidad constante.Respuestas:Haga clic para volver.Para que un objeto tenga velocidad constante, incluye el reposo, las fuerzas que actan sobre l deben anularse entre s.

Respuestas diapositiva 11Por qu:a) las fuerzas normal y peso son de igual magnitud?b) la fuerza motriz es de mayor valor que la fuerza de roce?Diagrama de fuerzasa)Las fuerzas normal y peso, ambas en el eje Y, en direcciones opuestas, son de igual magnitud, o valor, pues el motorista no acelera en forma vertical, por lo tanto al restar ambas fuerzas el resultado debe ser nulo.b)Las fuerza motriz es de mayor valor que la fuerza peso pues el motorista aumenta su velocidad, acelera, en la direccin de la fuerza motriz. Para que ello ocurra la fuerza en la direccin de la aceleracin debe ser mayor que la que est en direccin opuesta.Haga clic para volver.

Respuesta diapositiva 15Hay muchas opciones para ubicar un sistema de referencia. Pero en la situacin planteada hay dos opciones preferentes.Considerando lo habitual. Eje X horizontal e Y vertical.Considerando el eje X paralelo a la calle y el eje Y perpendicular a la calle.Haga clic para volver.Observacin: La inclinacin que tienen algunas fuerzas respecto al eje X o Y, requiere, para su tratamiento matemtico, de conocimientos de cursos superiores.

Respuesta diapositiva 16Haga clic para volver.El caso de un macetero cayendo corresponde al movimiento de cada libre de un objeto.En este caso se consideran solo dos fuerzas que actan sobre l. El peso. El roce.Ambas fuerzas tiene direcciones opuestas, y mientras el macetero aumente su velocidad durante su cada, la fuerza peso es mayor que la fuerza de roce con el aire.XYRocePeso

Respuesta diapositiva 17Haga clic para volver.Mientras la pelota rueda sobre el pasto, hay tres fuerzas que actan sobre ella.El peso de la pelota.La normal sobre la pelota, por estar apoyada sobre una superficie slida.La fuerza de roce con el pasto.Aunque no se pregunta. La fuerza que proporciona el nio a la pelota solo est presente mientras su zapato est en contacto con ella. La fuerza que proporciona el puntapi no se traslada con la pelota.XYPesoNormalRoceDireccin del movimiento de la pelota.

*16/07/96*##Nivel: 7

Objetivo de aprendizaje: 1

Distinguir las fuerzas que actan simultneamente sobre un objeto en movimiento o en reposo y las direcciones en que se ejerce, en casos concretos.

Dibujo del autor.ndice:

Diapositiva 1: PortadaDiapositiva 2: ObjetivosDiapositiva 3: Preguntas previasDiapositivas 4: Qu es un diagrama de fuerzas?Diapositiva 5: Cmo construir un diagrama de fuerzas?Diapositiva 6: Posicin de los vectores que representan las fuerzasDiapositiva 7: Importan solo las fuerzas que actan sobre el objetoDiapositiva 8: Diagrama de fuerzas y sistema de coordenadasDiapositiva 9: 1: Arrastrando un cajnDiapositiva 10: 2: Automvil con velocidad constanteDiapositiva 11: 3: Motorista acelerandoDiapositiva 12: 4: ParacaidistaDiapositiva 13: 5: La hamacaDiapositiva 14: 6: Construyendo un diagrama de fuerzas a partir de informacinDiapositiva 15: 7: Un vehculo estacionadoDiapositiva 16: 8: Un objeto cayendo librementeDiapositiva 17: 9: Pelota en movimientoDiapositiva 18: ResumenDiapositiva 19: Sugerencias de web

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