¿Qué es una fuerza y cómo se mide?

“Año del Fortalecimiento de la Soberanía Nacional””

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PREGUNTAS GUÍA:

1. ¿Qué es una fuerza y cómo se mide?

Una fuerza es una magnitud vectorial capaz de modificar el movimiento o estado de reposo de un cuerpo, “(…) actúa sobre un objeto, es capaz de modificar su aceleración, es decir, variar su velocidad y su trayectoria.” (Planas, 2021)

La fuerza se representa con un vector, por ende, es representado como una flecha, y tiene cuatro propiedades[pic 9]

• Módulo o intensidad: Es la cantidad de fuerza ejercida.
• Dirección: Toda fuerza se ejerce en el espacio, con algún ángulo o inclinación con respecto a un sistema de referencia (Horario o anti horario)
• Sentido: Cuando dos objetos ejercen fuerzas uno sobre el otro, la dirección de ambas fuerzas puede ser igual, pero su sentido opuesto.
• Punto de aplicación: Es la superficie o punto donde se aplica la fuerza.

(Fuerza: unidades, tipos, propiedades y características, s. f.)

Por otro lado, la unidad en que la fuerza se mide es el Newton (N), pero también tenemos las siguientes unidades, con sus valores equivalentes:

• dina (d). 1 d = 10-5 N
• kilopondio (kp). 1 kp = 9.8 N
• libra (lb, lbf). 1 lb = 4.45 N

(Las Fuerzas, s. f.)

1. ¿Qué es un diagrama de cuerpo libre?

Un diagrama de cuerpo libre (DCL) es un esquema donde se grafican todas las fuerzas ejercida sobre un cuerpo. Entonces un DCL, “muestra a un cuerpo aislado con todas las fuerzas (en forma de vectores) que actúan sobre él (incluidas, si las hay, el peso, la normal, el rozamiento, la tensión, etc.).” (Diagramas de cuerpo libre - FisicaPractica.Com, s. f.), el cuerpo se aísla de otros elementos, aunque este forme parte de un sistema entero.[pic 10]

1.  ¿Cuáles son las condiciones de equilibrio que se presentan en los cuerpos?

En los cuerpos se presentan dos condiciones de equilibrio:

• Primera condición de equilibrio:

Nos dice que la suma de fuerzas (), o fuerzas resultantes () aplicadas en un cuerpo debe ser igual a cero ().[pic 11][pic 12][pic 13]

Por ende, para que se cumpla esta condición, la fuerza debe ser nula para todos los ejes. ()[pic 14]

(Ingenierizando, 2021, https://www.ingenierizando.com/dinamica/condiciones-de-equilibrio/)

• Segunda condición de equilibrio:

Para la segunda condición de equilibrio se debe conocer que es el momento de fuerza (), esta “(…) es una magnitud vectorial que mide la capacidad que posee una fuerza para alterar la velocidad de giro de un cuerpo” (Fernández, s/f). Su valor se obtiene a través de la siguiente expresión:[pic 15]

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Donde:

• M es el módulo del momento de una fuerza
• F es el módulo de la fuerza que se aplica sobre el cuerpo.
• d es la distancia entre el eje de giro y la recta sobre la que descansa la fuerza F

https://www.fisicalab.com/apartado/momento-fuerza

• “Usualmente si la fuerza tiende a hacer girar el cuerpo en sentido horario el momento tiene signo negativo, mientras que si el sentido es anti horario el momento es positivo.” (Momento de una fuerza, s/f)

Entonces, ya sabiendo esto, la segunda condición de equilibrio nos dice que “si el sumatorio de momentos de un cuerpo es nulo entonces el cuerpo está en equilibrio rotacional.” (Ingenierizando, 2021), es decir la sumatoria de momentos (momento resultante), en un sistema de equilibrio de rotación es igual a cero () y al igual que con la primera condición, para que se cumpla esta condición, los momentos de fuerza deben ser ulos para todos los ejes. ()[pic 17][pic 18]

(Ingenierizando, 2021, https://www.ingenierizando.com/dinamica/condiciones-de-equilibrio/)

1. ¿Cómo actúa la fuerza de rozamiento en los cuerpos?

La fuerza de rozamiento “(...) se da cuando hay dos cuerpos en contacto, (…) y es de dos tipos: estática y dinámica. (…) Además, esta fuerza es proporcional a la fuerza normal que ejerce el plano sobre el bloque y no depende del tamaño de la superficie de contacto entre los cuerpos” (¿Qué es la fuerza de rozamiento?, 2020). 

Por lo tanto, la fuerza de rozamiento es aquella que surge entre dos superficies y se opone al movimiento de un cuerpo.

Por otra parte, el módulo de la fuerza de rozamiento se obtiene por medio de la siguiente expresión:

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Donde:

• Fr es el módulo del momento de la fuerza de rozamiento
•  es el coeficiente de rozamiento y este depende del tipo de rozamiento.[pic 20]
• N es el módulo de la fuerza normal.

Por último, de lo dicho se deduce que existen dos tipos de coeficiente de rozamiento: el coeficiente de rozamiento estático () y el coeficiente de rozamiento dinámico (). Entonces nos quedan las siguientes expresiones: [pic 21][pic 22]

• Fuerza de rozamiento estático: [pic 23]
• Fuera de rozamiento cinético: : [pic 24]

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Los pasos que seguiremos mediante el proceso a realizar el proyecto son los siguientes:

CRONOGRAMA DEL SESARROLLO DEL PROYECTO FINAL DEL CURSO DE FISICA

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