El diagrama de un cuerpo libre

Un diagrama de cuerpo libre (DCL) es un diagrama vectorial que describe todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo u objeto en particular *.
Consiste en colocar la partícula en el origen de un plano de coordenadas, y representar a las fuerzas que actúan sobre ella por medio de los vectores correspondientes, todos concurrentes en el origen.
La mayor aplicación de los DCL es visualizar mejorel sistema de fuerzas que actúan sobre un cuerpo; además, se identifican mejor las fuerzas pares, como la de acción - reacción y las componentes de las fuerzas.
Si en un sistema existen dos o más cuerpos de interés, éstos se deben separar y cada uno tiene un DCL propio con sus respectivas fuerzas actuando.
DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE
fundamental en el estudio de la Mechica. La resolucion de 10sproblemas, tanto de Esthtlca como de Dinamica, comienza con la
elaboraci6n de uno de estos diagramas. Cuando Newton menciona
la palabra "herd' al enunciar sus Leyes, en especial la Segunda,
se refiere a la resultante del sistema que achla sobre un cuerpo. Y
por ello resulta imprescindible determinar, mediante un diagrama
de cuerpo libre, qu6 cuerpo es el que se esth estudiando y cuales
sonsus limites. Si, segb el viejo adagio griego, quien bien
comienza tiene la mitad hecha, un buen diagrama es medio
problema resuelto.
Puesto que las fuerzas que obran sobre un cuerpo
solamente pueden ser ejercidas por otro cuerpo, no hace falta una
especial perspicacia para determinar cuales son las fuerzas ex-
ternas que deben representarse en un diagrama de cuerpo libre.
Ademas, las fuerzasse ejercen por contact0 o a distancia. Pero
las que se ejercen a distancia o son gravitatorias o son mag-
nkticas. 0 sea que, ademas del peso de un cuerpo, s610 aparecen
henas en 10s contactos del cuerpo en estudio con 10s otros
cuerpos.
Lo que hemos dicho en 10s phrrafos anteriores deberia
bastar para la elaboraci6n de 10s diagramas. Pero, para facilitar el
discernimiento de su correcci6n,vamos a abundar un poco sobre
el tema. La representaci6n de las acciones externas debe ser
completa; las fberzas deben mostrarse con su magnitud, direcci6n
(incluido su sentido), y posici6n; y 10s pares con su magnitud y
sentido. Conviene tener presente que no hay una sola forma de
representar un cuerpo ni las acciones externas; puede preferirse
una determinada opci6n sobre otras. En laFig. 1 se presentan tres
diagramas correctos del mismo cuerpo, de 90 kg de peso, colo-
cad0 sobre una superhie rugosa y empujado por una persona.
Figura 1 El cuerpo en estudio, que es la caja, esta en contacto solo con el
piso y con la persona que lo empuja. Por tanto, unicamente
aparecerán dos acciones en el diagrama de cuerpo libre, ademb
de la accion a distancia que la tierra ejerce, y quellamamos peso.
Como la reaccion de la superficie sobre la caja es desconocida,
conviene representarla descompuesta ortogonalmente.
En el diagrama a se representa la reaccidn de la super-
ficie en una direction desconocida; en 10s diagramas b y c
aparecen sus componentes ortogonales. Los tres diagramas son
equivalentes. Las diferencias entre 10s diagramas b y c consisten
en que las fuerzas sehan deslizado sobre sus lineas de accion. Y
sabemos, por el Teorema de la transmisibilidad, que una fuerza
puede deslizarse sobre su linea de accion sin que se alteren 10s
efectos externos que produce.
Si las superficies en contacto de nuestro ejemplo fueran
has, no apareceria la fuerza Fr, que es la fuena de fiiccion. La
fuerza de friccidn se genera entre superficies rugosas cuandotienden a sufrir un deslizamiento relative, y es cornponente
tangencial de la reaccion de cada una de las superficies sobre la
otra.
2) Cuerpo sobre un plano inclinado con el peso, la fuerza normal y la fuerza de rozamiento hacia arriba. Para hacerlo más claro puede no dibujarse el cuerpo. Para resolver ejercicios de plano inclinado suele ser conveniente girar los ejes para que uno de ellos quede...