Tema 3. La descripción de las fuerzas en el entorno

Fuerza: La fuerza es todo aquello capas de deformar un cuerpo o modificar su estado de reposo o de movimiento.

Para que exista una fuerza es necesaria la presencia de dos cuerpos que interaccionen.

La fuerza del palo modifica el estado de reposo de la bola.	La fuerza del guante modifica la dirección del movimiento de la pelota.	La fuerza del martillo deforma el cuerpo (hasta tal punto que lo rompe)

Las fuerzas se representan mediante flechas (Vectores). Los segmentos de recta indican la dirección y el extremo acabado en la punta de la flecha, el sentido,

Vector: Un vector es la interpretación de una magnitud que se compone de un modulo, una dirección, un sentido y un punto de aplicación.  

Sobre un cuerpo actúan dos tipos de fuerzas: De contacto y a distancia

Fuerza de contacto: Son las que se producen cuando los dos cuerpos están en contacto. Un ejemplo de ello seria al momento de mover una caja, como se muestra en la imagen.

Fuerza a distancia: Son aquellas que se producen cuando los cuerpos no están en contacto. Un ejemplo de ello son los imanes que con su fuerza magnética se atraen o se retraen.

Fuerza resultante: Si sobre un cuerpo actúan varias fuerzas se pueden sumar las mismas de forma vectorial (como suma de vectores) obteniendo una fuerza resultante, es decir equivalente a todas las demás. Si la resultante de fuerzas es igual a cero, el efecto es el mismo que si no hubiera fuerzas aplicadas: el cuerpo se mantiene en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme, es decir que no modifica su velocidad.

En la mayoría de los casos no tenemos las coordenadas de los vectores sino que tenemos su módulo y el ángulo con el que la fuerza está aplicada. Para sumar las fuerzas en este caso es necesario des componerlas proyectándolas sobre los ejes y luego volver a componerlas en una resultante (composición y descomposición de fuerzas).

Fuerza equilibreante: Se llama fuerza equilibrante a una fuerza con mismo módulo y dirección que la resultante (en caso de que sea distinta de cero) pero de sentido contrario. Es la fuerza que equilibra el sistema. Sumando vectorialmente a todas las fuerzas (es decir a la resultante) con la equilibrante se obtiene cero, lo que significa que no hay fuerza neta aplicada.

Métodos gráficos de suman vectorial

Para utilizar métodos gráficos en la suma o resta de vectores, es necesario representar las cantidades en una escala de medición manipulable. Es decir, podemos representar un vector velocidad de 10 m/s hacia el norte con una flecha indicando hacia el eje y positivo que mida 10 cm, en la cual, cada cm representa una unidad de magnitud real para la cantidad (1 m/s).

El vector que resulta de operar dos o más vectores, es conocido como el vector resultante, o simplemente la resultante .

El método del paralelogramo permite sumar dos vectores de manera sencilla. Consiste en colocar los dos vectores, con su magnitud a escala, dirección y sentido originales, en el origen, de manera que los dos vectores inicien en el mismo punto. Los dos vectores forman dos lados adyacentes del paralelogramo. Los otros lados se construyen trazando lineas paralelas a los vectores opuestos de igual longitud. El vector suma resultante se representa a escala mediante un segmento de recta dado por la diagonal del paralelogramo, partiendo del origen en el que se unen los vectores hasta la intersección de las paralelas trazadas.

Ejemplo. Una bicicleta parte desde un taller de reparación y se desplaza (4 m,30º) y luego (3 m, 0º). Encuentre el desplazamiento total de la bicicleta, indicando la dirección tomada desde el taller.

El desplazamiento total se da en dos tramos. Cada tramo desplazado se representa por los vectores d1 y d2. El desplazamiento total es D = d1 y d2.

Los dos vectores son dibujados a la misma escala, y se colocan en el mismo origen. Luego se trazan las lineas paralelas.

Si medimos con una regla, a la escala dada, el tamaño del vector resultante debe dar aproximadamente 6.75 unidades de la escala; es decir, la magnitud del vector desplazamiento total es de 6.75 m.

La medida de la dirección se toma con la ayuda de un transportador, y debe dar aproximadamente 17º desde el origen propuesto. El sentido del vector resultante es positivo, según el marco de referencia común (plano cartesiano, hacia x positivo y hacia y positivo). Entonces como resultado, la bicicleta se desplaza (6.75 m,17º).

Fuentes: http://www.fisicapractica.com/fuerza.php
http://www.aulafacil.com/curso-fisica-movimiento/curso/Lecc-3.htm