Fuerzas coplanares

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Objetivo general

➢ Determinar la fuerza resultante (o fuerza de equilibrio) de un sistema analítica, gráfica y experimentalmente.

Objetivos específicos

➢ Sumar las fuerzas mediante el método del paralelogramo.

➢ Graficar las fuerzas para descomponerlas en sus componentes.


➢ Hallar la magnitud del vector resultante del sistema.


Fundamentos teóricos

VectoresEn física, un vector es una herramienta geométrica utilizada para representar una magnitud física del cual depende únicamente un módulo (o longitud) y una dirección (u orientación) para quedar definido.

Los vectores se pueden representar geométricamente como segmentos de recta dirigidos o flechas en planos [pic] o [pic]; es decir, bidimensional o tridimensional.
Ejemplos

➢La velocidad con que se desplaza un móvil es una magnitud vectorial, ya que no queda definida tan sólo por su módulo (lo que marca el velocímetro, en el caso de un automóvil), sino que se requiere indicar la dirección hacia la que se dirige.

➢ La fuerza que actúa sobre un objeto es una magnitud vectorial, ya que su efecto depende, además de su intensidad o módulo, de la dirección en la que opera.➢ El desplazamiento de un objeto.

Componentes de un vector:

➢ Origen

O también denominado Punto de aplicación. Es el punto exacto sobre el que actúa el vector.

➢ Módulo

Es la longitud o tamaño del vector. Para hallarla es preciso conocer el origen y el extremo del vector, pues para saber cuál es el módulo del vector, debemos medir desde su origen hasta su extremo.➢ Dirección

Viene dada por la orientación en el espacio de la recta que lo contiene.

➢ Sentido

Se indica mediante una punta de flecha situada en el extremo del vector, indicando hacia qué lado de la línea de acción se dirige el vector.

Hay que tener muy en cuenta el sistema de referencia de los vectores, que estará formado por un origen y tres ejes perpendiculares. Este sistema dereferencia permite fijar la posición de un punto cualquiera con exactitud.

Fuerzas coplanares

Las fuerzas se representan mediante vectores, flechas en las cuales su longitud representa la magnitud de esta fuerza, una dirección determinada y un sentido dado por la punta de la flecha.
Para poder representarlas en un gráfico se hace necesario un sistema de ejes coordenados, que en este casopor ser coplanares (en el plano) utilizamos tan solo 2 ejes (x e y), para casos más generales se utilizan los 3 ejes (x , y y z)

una fuerza por ser una cantidad vectorial pueden ser descompuestas por 2 fuerzas sobre los ejes coordenados, y cuya suma debe representar la misma acción como si actuara tan solo una (la fuerza que descomponemos)

F = Fx + Fy
Esta es una expresión vectorial de lafuerza

En caso de haber 2 o más fuerzas pueden sumarse, restarse o cualquiera otra operación que obedezca el álgebra vectorial.

de esta manera un conjunto de fuerzas puede ser representada por una única fuerza resultante y que tenga la misma acción de todas las otras fuerzas. Descomponiendo estas fuerzas sobre los ejes coordenados podemos obtener sus sumatorias y posteriormente sus resultadosescalares.

Fuerzas concurrentes

Un sistema de fuerzas concurrentes es aquel para el cual existe un punto en común para todas las rectas de acción de las fuerzas componentes. La resultante es el elemento más simple al cual puede reducirse un sistema de fuerzas. Como simplificación diremos que es una fuerza que reemplaza a un sistema de fuerzas. Se trata de un problema de equivalencia porcomposición, ya que los dos sistemas (las fuerzas componentes por un lado, y la fuerza resultante, por el otro) producen el mismo efecto sobre un cuerpo. En el ejemplo que veremos a continuación vamos a hallar la resultante en forma gráfica y en forma analítica.

[pic]

Gráfico Nº 1

Suma de vectores

Para sumar escalares, como tiempo, se usa la aritmética simple. Si dos vectores se...
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