OPERACIONES FUERZAS DINÁMICA FÍSICA
OPERACIONES CON FUERZAS PARA FÍSICA (DINÁMICA) DE SECUNDARIA Y BACHILLERATO:
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SUMA DE FUERZAS CONCURRENTES (con la misma dirección):
Fuerzas de la misma dirección y sentido:
La resultante es otra fuerza de la misma dirección y sentido, cuyo módulo es la suma de los módulos de las fuerzas.
Fuerzas de la misma dirección y sentido contrario:
La resultante es otra fuerza de la misma dirección y sentido que el de la fuerza mayor cuyo valor es la resta de los valores de dichas fuerzas, la mayor menos la menor.
Fuerzas de direcciones perpendiculares:
La resultante está en la dirección de la diagonal de la figura formada por las fuerzas. El módulo de la fuerza resultante se obtiene del Teorema de Pitágoras:
Fuerzas que forman un ángulo cualquiera diferente de 90º:
La resultante está en la dirección de la diagonal de la figura formada por las fuerzas. El módulo se obtiene mediante el teorema del coseno de resolución de triángulos, ya que las fuerzas con la resultante forman un triángulo oblicuángulo:
Suponiendo un ángulo de 45º, y como en este caso las fuerzas de 3 y 4 N:
Gráficamente podemos sumar las fuerzas, utilizando la REGLA DEL PARALELOGRAMO
RESTA DE FUERZAS CONCURRENTES:
Para restar dos fuerzas concurrentes, se le suma a la primera fuerza el opuesto de la segunda fuerza.
gráficamente basta con cambiar de sentido la fuerza que estamos restando ya que al multiplicar un vector (y la fuerza lo es) por (-1), le mantenemos el módulo y la dirección pero le cambiamos el sentido.
Una vez hecho esto, se pueden aplicar los casos vistos en suma de fuerzas concurrentes
SUMA DE FUERZAS NO CONCURRENTES:
Se trata de sumar fuerzas paralelas separadas una distancia d:
Si las fuerzas tienen el mismo sentido, la resultante es una fuerza de dirección paralela a las iniciales, del mismo sentido y de módulo la suma de los módulos.
El punto de aplicación de la resultante se obtiene gráficamente del siguiente modo:
1º) Sobre F1 se dibuja F2
2º) Sobre F2 se dibuja el opuesto de F1
3º) Se unen los extremos de los nuevos vectores y donde corte a la recta de unión de las fuerzas tendremos el punto de aplicación de la resultante.
ANALÍTICAMENTE:
Como ya vimos el módulo de la resultante es la suma de los módulos de las dos fuerzas, y con el mismo sentido.
El punto de aplicación de la resultante cumple la siguiente relación:
Que nos aporta una ecuación de la que podemos obtener “x”, que es la distancia de una de las fuerzas al punto de aplicación de la resultante.
Si las fuerzas iniciales tienen sentidos contrarios, la resultante es otra fuerza paralela a las iniciales, de sentido el de la fuerza mayor y de módulo la resta de los módulos.
El punto de aplicación de la resultante se calcula igual que en el caso anterior.
DESCOMPOSICIÓN DE UNA FUERZA EN SUS COMPONENTES PERPENDICULARES:
Con respecto a los ejes cartesianos del sistema de referencia habitual, colocando la fuerza sobre el origen del sistema de ejes, cada una de las componentes sería la proyección (sombra) sobre los ejes, que se pueden calcular por trigonometría conociendo el ángulo que forma la fuerza. Nosotros y normalmente estamos considerando el ángulo que forma la recta con la horizontal, con el eje X.
Esta descomposición de fuerzas (vectores) en sus componentes, en aquellos casos en los que los vectores no caen sobre algún eje es algo que se usa muchísimo en Física, sobre todo en Dinámica cuando aplicamos las LEYES DE NEWTON para resolver problemas.