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Fuerzas actuando sobre cuerpos

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Fuerzas actuando sobre cuerpos

 

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En la parte de arriba de la imagen tenemos una caja que permanece inmóvil sobre una mesa. Pero esto no significa que no hayan fuerzas actuando sobre la caja, ya que la fuerza de gravedad ejercida por la Tierra actúa sobre la caja, generando una aceleración hacia abajo, pero al mismo tiempo la superficie de la mesa ejerce una fuerza normal, de igual magnitud y dirección a la gravedad, pero en sentido contrario, que provoca una aceleración hacia arriba (se denomina fuerza normal a aquella que ejerce una superficie en un cuerpo apoyado sobre ella). Por lo tanto, las fuerzas -y las aceleraciones provocadas por estas fuerzas- se equilibran entre sí y la caja mantiene su estado de movimiento, que en este caso es una velocidad de 0 m/s, en otras palabras permanece inmóvil. Si la mesa no estuviera ejerciendo una fuerza normal sobre la caja (lo que popularmente llamaríamos sostener la caja), la fuerza de la gravedad terrestre aceleraría la caja hacia abajo hasta tocar el suelo, donde otra fuerza normal (esta vez la del suelo) equilibraría a la fuerza de gravedad y la caja permanecería inmóvil en el suelo. Comúnmente, por intuición diríamos que la caja permanece inmóvil en el suelo porque no hay ninguna fuerza actuando sobre ella, pero estaríamos equivocados, ya que la física nos explica que de hecho, sí habrían dos fuerzas actuando sobre la caja, la fuerza de gravedad hacia abajo y la fuerza normal del suelo hacia arriba, las cuales se anularían una a la otra, o en otras palabras, quedarían equilibradas, haciendo que la caja permanezca inmóvil en el suelo o en movimiento constante de velocidad de 0 m/s.

En la parte de abajo de la imagen se muestra un vehículo en movimiento hacia adelante. Sobre él se ejercen varias fuerzas:

  1. La fuerza de la gravedad terrestre (vertical hacia abajo).
  2. La fuerza normal del suelo sobre las ruedas del automóvil (vertical hacia arriba).
  3. La fuerza del motor (horizontal hacia adelante).
  4. La fuerza de resistencia del aire (horizontal hacia atrás).
  5. La fuerza de fricción del material del suelo con el material de las ruedas (horizontal hacia atrás).

La fuerza de la gravedad terrestre se anula por la fuerza normal del suelo ejercida sobre las ruedas del automóvil, por lo tanto el movimiento vertical del vehículo queda equilibrado, o sea no hay aceleración vertical y en este caso verticalmente su velocidad permanece en 0 m/s. La fuerza del motor genera una aceleración positiva (hacia adelante), pero la fuerza de resistencia del aire (ejercida por las moléculas de aire que ocupan nuestra atmósfera) ejercen una fuerza horizontal hacia atrás, que disminuye la aceleración provocada por la fuerza del motor. La fuerza de fricción entre las ruedas y el suelo también es de sentido contrario a la fueza del motor y provoca una disminución de la aceleración total del vehículo. Las fuerzas son de naturaleza vectorial (al igual que la aceleración que provocan). Por lo tanto, si sumamos los vectores de las cinco fuerzas que actúan sobre el vehículo (recordemos de las partes anteriores de este curso, que los vectores, además de magnitud tienen dirección y sentido), obtenemos una fuerza neta hacia adelante, pero de menor magnitud que la fuerza ejercida por el motor, ya que las fuerzas de resistencia del viento y de fricción (ambas de sentido contrario a la fuerza del motor) disminuyen la fuerza neta, por ende la aceleración neta generada es inferior a la que se generaría si sobre el vehículo únicamente se ejerciera la fuerza del motor.

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