INTERACCIÓN
ENTRE FUERZAS:
Sobre un mismo cuerpo actúan diferentes fuerzas, por tanto,
realmente la fórmula de la fuerza es:
Las fuerzas que se ejercen sobre un mismo objeto toman distintas
direcciones, ya que las fuerzas son vectores (porque tienen dirección y
sentido). Cuando dos fuerzas tienen sentido opuesto debemos restarlas y cuando
tienen el mismo sentido debemos sumarlas.
Además existen algunas fuerzas con nombre específico:
1.
EL PESO:
El peso es la fuerza que ejerce la
gravedad sobre un objeto:
Esta fuerza se describe por la siguiente
fórmula:
Esta fuerza no infiere en el movimiento
mientras el objeto se encuentre en una superficie plana, pero si lo hace cuando
la superficie tiene pendiente.
2.
LA FUERZA NORMAL:
La fuerza normal es la fuerza que ejerce
la superficie sobre los objetos que se encuentran en ella:
La fuerza normal siempre es perpendicular
al suelo, a la superficie donde se apoya el objeto.
En una superficie plana, esta fuerza se
contrarresta con el peso, lo que hace que ambas no influyan en el movimiento.
En una superficie inclinada, la fuerza normal se contrarresta con la componente
y del peso, de la que hablaremos más tarde.
3.
LA FUERZA DE ROZAMIENTO:
La fuerza de rozamiento es una fuerza que
ejerce la superficie en contra del movimiento, y por lo tanto, es una fuerza
que frena el movimiento. La fórmula de la fuerza de rozamiento es la siguiente:
Donde N es la fuerza normal y μ es el coeficiente de
rozamiento. Debemos decir que existen dos coeficientes de rozamiento el
coeficiente de rozamiento estático (μe)
que es el que se da cuando el objeto no está en movimiento, y el coeficiente de
rozamiento dinámico (μd)
que es el que se da cuando el objeto se mueve.
En muchos ejercicios de física, se
contempla la fuerza de rozamiento como nula, pero en otros no.
Por tanto lo que debemos hacer para obtener la fuerza final que
intervienen en un objeto es fijarnos en las fuerzas que intervienen y en su
dirección.
EJEMPLO DE EJERCICIOS
DE INTERACCIÓN ENTRE FUERZAS:
1. Dos personas empujan
una caja de 5Kg de masa que se encuentra en una superficie horizontal. La
primera lo hace con una fuerza de 10N y la segunda con una fuerza de 12N, ambos
en la misma dirección. La superficie tiene un coeficiente de rozamiento
dinámico de 0,2. ¿Cuál es la aceleración que lleva el objeto?
En primer lugar debemos
hacer siempre un esquema de las fuerzas que actúan sobre el objeto:
En segundo lugar
debemos encontrar las fuerzas que no sabemos a través de sus fórmulas:
En primer lugar hayamos
el peso:
Sabemos que:
Entonces:
Sabemos que en una
superficie horizontal, el peso y la fuerza normal se anulan, por tanto, P = N,
entonces, N = 49N.
Por último debemos
encontrar la fuerza de rozamiento, que sigue la siguiente fórmula:
Entonces:
Una vez sabemos el
valor de todas las fuerzas, para encontrar la aceleración debemos aplicar la fórmula
general de la dinámica:
Por tanto:
Debemos indicar los
signos en función de las direcciones de las fuerzas. Tomaremos como positivas
la F1 y F2, porque estas son las que favorecen el movimiento, y la fuerza de
rozamiento negativa, porque va en contra del movimiento. El peso y la normal,
debemos colocarlo uno con cada signo porque se anulan entre sí, y no influyen
en el movimiento.
Resolvamos entonces:
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