En estos momentos ya sabes que la caída libre que
tanto interesaba a Aristóteles y a Galileo es un movimiento Rectilíneo
Uniformemente Acelerado, sin embargo, no se ha mencionado nada acerca de qué es
lo que hace que los cuerpos inicien la caída libre.
La
fuerza; resultado de las interacciones por contacto (mecánicas) y a distancia
(magnéticas y electrostáticas), y representación con vectores
Las unidades del Sistema Internacional para la
fuerza son Newtons (N), cuya equivalencia es: N=kg m/s2
Un ejemplo en donde la fuerza actúa afectando la
estructura interna de partículas es un reactor nuclear que funciona con uranio y debido a que sus
partículas son susceptibles
a cambios estructurales en sus átomos ante un incremento considerable de
temperatura, sus átomos adquieren un movimiento con altas velocidades; al haber
colisionado entre
ellos, éstos sufren un cambio en su estructura y liberan grandes cantidades de
energía.
Representación
de las fuerzas
Las fuerzas son el resultado de interacciones entre
dos objetos y deben representarse de manera adecuada para poder estudiarlas. La
fuerza es una cantidad vectorial entonces posee una magnitud, dirección y
sentido. Para analizar el efecto de una fuerza sobre un cuerpo elegimos un
marco de referencia, fijamos el origen y orientamos los ejes de coordenadas x e y.
El vector fuerza se representa con una letra en negrita (F).
Fuerza
resultante, métodos gráficos de suma vectorial
Para conocer la magnitud de la fuerza resultante, se
realizará una suma algebraica
tomando en cuenta los signos de dichas magnitudes. La dirección del vector
resultante será aquella que resulte de la suma vectorial de las fuerzas. Por
otra parte, si las fuerzas tienen la misma dirección pero sentidos opuestos, la
magnitud de la fuerza resultante es la resta de las magnitudes de los
componentes; el sentido de la fuerza resultante será igual que el de la fuerza
de mayor magnitud. En general, para sumar las fuerzas de un sistema en el que
sus componentes tienen direcciones distintas se pueden aplicar los métodos del
paralelogramo y del polígono.
Método
del paralelogramo
Este método se utiliza cuando dos fuerzas actúan
sobre un objeto. A continuación se describe el procedimiento
1.-Se
traza cada vector
partiendo del origen de coordenadas y utilizando una escala adecuada.
2.-Se
dibujan líneas paralelas a cada uno de los vectores, partiendo de sus flechas
hasta formar un paralelogramo.
3.-El
vector resultante se obtiene al trazar la diagonal que parte del origen de
coordenadas hasta el vértice opuesto del paralelogramo.
4.-La
magnitud del vector resultante se obtiene midiendo la longitud de dicha
diagonal. Su dirección se obtiene con ayuda de un transportador.
Método
del polígono
1.-Se
dibuja un vector seguido de otro conservando sus características: magnitud,
dirección y sentido.
2.-El
vector resultante se traza del punto de
aplicación del primero al extremo del último.
3.-El
sentido del vector resultante será desde el origen hasta el final.
4.-La
magnitud y dirección del vector resultante se calcula igual que el método del
paralelogramo.
Equilibrio
de fuerzas; uso de diagramas
Cuando se analizan las fuerzas que actúan sobre un
cuerpo, se debe elaborar un diagrama por separado del cuerpo aislado mostrando
todas las fuerzas que actúan sobre él; éste diagrama recibe el nombre de
diagrama de cuerpo libre.
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