1. Fuerzas
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Cuando empujas un cuerpo, golpeas una pelota o estiras un muelle estás interaccionando con el cuerpo, la pelota o el muelle. Esta interacción hace que se desplace el cuerpo, cambie su velocidad la pelota o se deforme el muelle.
Para que un cuerpo interaccione es necesario que exista otro cuerpo; es decir, las interacciones tienen un origen material.
Seguro que has visto como un imán atrae a un clavo de hierro o cómo cae un objeto. Las interacciones entre dos cuerpos no sólo se producen por contacto, ya que también se producen a distancia.
Si observas los efectos que produce una interacción, notarás que son distintos según sea la intensidad de la misma, la dirección en que se produce, su sentido y el punto donde se aplica.
Es decir, una interacción debe representarse mediante una magnitud vectorial: las fuerzas son magnitudes vectoriales.
Actividad
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¿Qué es una fuerza?
Una fuerza es una medida de la interacción entre dos cuerpos, que puede dar lugar a cambios en:
- Su velocidad.
- Su forma.
- La dirección en la que se mueven.
La fuerza es el resultado de la interacción de dos cuerpos, pero no es algo que se acumule en ellos: una persona forzuda sería aquella que es capaz de desarrollar una gran fuerza, pero no es que contenga fuerza en sí misma.
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Las fuerzas son magnitudes vectoriales
Las fuerzas se representan mediante un vector, que es una flecha cuya longitud indica la magnitud de la fuerza, su dirección es la de la fuerza, el origen indica el punto de aplicación y la orientación del extremo el sentido de la fuerza.
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Resultante de dos fuerzas
Cuando sobre un cuerpo actúan dos fuerzas, se podrían sustituir por una única fuerza que produzca el mismo efecto que ellas: esa fuerza es su resultante.
Si son de la misma dirección y sentido, la resultante tiene la misma dirección y el mismo sentido, y su magnitud es la suma de las magnitudes de las dos fuerzas.
Si son de la misma dirección y de sentidos contrarios, la resultante tiene la misma dirección, el sentido de la fuerza mayor magnitud, y su magnitud es la diferencia de las magnitudes de las dos fuerzas.
Si las fuerzas son perpendiculares puedes calcular la magnitud de la fuerza resultante utilizando el teorema de Pitágoras.
Fuerzas que forman un ángulo cualquiera
En este caso, puedes calcular el módulo de la fuerza resultante utilizando el teorema del coseno, que es una generalización del teorema de Pitágoras cuando el ángulo es distinto de 90º, y que también es válido cuando el ángulo entre los vectores es 0º (vectores de la misma dirección y sentido) o 180º (vectores de la misma dirección pero sentido contrario).
La resultante de varias fuerzas
Si actúan varias fuerzas (F1, F2, F3, ...), se hace la resultante R1 de F1 y F2, después la resultante de R1 y F3 y así sucesivamente, utilizando la regla del paralelogramo.
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Para calcular la fuerza resultante es muy útil descomponer las fuerzas en sus componentes cartesianas rectangulares y obtener las componentes de la resultante sumando las respectivas componentes.
Ejemplo o ejercicio resuelto
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Tirando de un bloque (I)
Sobre un bloque se tira con una fuerza de 50 N que forma un ángulo de 30º con la horizontal. Haz un esquema de la fuerza y de sus componentes cartesianas, determinando el valor de éstas.
Ejemplo o ejercicio resuelto
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Tirando de un bloque (II)
Dos operarios empujan un cajón aplicando cada uno una fuerza paralela al suelo. El primero hace una fuerza de 50 N y el segundo de 40 N, formando entre ellos un ángulo de 37º. ¿Cuál es la fuerza neta sobre el cajón?
