Tension

En física, la tensión es la fuerza ejercida por una soga, cuerda, cable u objeto similar en uno o más objetos. Todo lo que sea jalado, colgado, apoyado o balanceado de una soga, cuerda, cable, etc. está sujeto a la fuerza de tensión. Al igual que todas las fuerzas, la tensión puede acelerar a los objetos o hacer que se deformen. Poder calcular la tensión es una habilidad importante no solo paralos estudiantes de física sino también para los ingenieros y arquitectos quienes, para construir estructuras seguras, deben saber si la tensión sobre una determina soga o cable puede soportar la presión ejercida por el peso del objeto antes de ceder y romperse. Lee el paso 1 para saber cómo calcular la tensión en múltiples sistemas físicos.
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Método 1 de 2: Determinarla tensión en una sola hebra
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Define las fuerzas en cualquier extremo de la hebra. La tensión en una determinada hebra de una cuerda o soga es un resultado de las fuerzas que tiran de ella desde cualquier extremo. Como un recordatorio, fuerza = masa × aceleración. Suponiendo que la cuerda es estirada con firmeza, cualquier cambio en la aceleración o en la masa de los objetos que estásosteniendo causará un cambio en la tensión. No olvides la aceleración constante debido a la gravedad; incluso si un sistema se encuentra en reposo, sus componentes están sujetos a esta fuerza. Podemos considerar una tensión en una determinada cuerda como T = (m × g) + (m × a), donde "g" es la aceleración debido a la gravedad de los objetos que sostiene la cuerda y "a" es cualquier otra aceleración sobredichos objetos.
Con respecto a la mayoría de problemas físicos, suponemos que la cuerda ideal, es decir, nuestra soga, cable, etc. es delgada, sin masa y no puedeestirarse ni romperse.
Como un ejemplo, pensemos en un sistema donde un peso cuelgue de una viga de madera mediante una sola soga (ver imagen). Ni el peso ni la soga se mueven, por lo tanto, el sistema entero se encuentra en reposo. Debidoa esto, sabemos que, para que el peso se mantenga en equilibrio, la fuerza de tensión debe igualar a la fuerza de gravedad sobre el peso. Es decir, Tensión (Ft) = Fuerza de gravedad (Fg) = m × g.
Suponiendo que un objeto pesa 10 kg, entonces su fuerza de tensión es 10 kg × 9.8 m/s2 = 98 Newtons.
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Ten en cuenta la aceleración. La gravedad no es la única fuerza que puede afectar a latensión en una soga, también puede hacerlo cualquier fuerza relacionada a la aceleración de un objeto enlazado a ella. Si, por ejemplo, un objeto suspendido es acelerado a causa de una fuerza en la soga o cable, la fuerza de aceleración (masa × aceleración) se suma a la tensión causada por el peso del objeto.
Supongamos que en nuestro ejemplo del objeto de 10kg suspendido por una soga, esta, en lugarde estar fijada a una viga de madera, en realidad sirve para jalar el peso hacia arriba a una aceleración de 1 m/s2. En este caso, debemos tener en cuenta la aceleración sobre el peso al igual que la fuerza de gravedad resolviendo de esta manera:
Ft = Fg + m × a
Ft = 98 + 10 kg × 1 m/s2
Ft = 108 Newtons.

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Ten en cuenta la aceleración rotacional. Un objeto que es rotado alrededor de un puntocentral de una soga (como un péndulo) ejerce presión sobre ella causada por la fuerza centrípeta. La fuerza centrípeta es la fuerza de tensión adicional que la soga ejerce al “tirar” hacia el interior para mantener a un objeto en movimiento en su arco y no en una línea recta. Cuanto más rápido se mueva el objeto, mayor será la fuerza centrípeta. Esta fuerza (Fc) es equivalente a m × v2/r donde "m" esla masa, "v" es la velocidad y "r" es el radio del círculo que contiene el arco de movimiento del objeto.
Dado que la dirección y magnitud de la fuerza centrípeta cambia a medida que el objeto en la soga se mueve y modifica su velocidad, también lo hace la tensión total en la cuerda, la que siempre tira en forma paralela a esta última en dirección hacia el punto central. Recuerda también que la...