Page 92 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

4.5 Diagramas de cuerpo libre 73

400 N

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(a) Pesa suspendida (b) Fuerzas de acción
Figura 4.5 Diagramas de cueipo libre que muestran las fuerzas de acción y de reacción.

sobre el nudo: las ejercidas por el techo, el muro y la Tierra (peso). Si cada una de estas fuer­
zas se marca y se representa con un vector, es posible trazar un diagrama de vectores como el
de la figura 4.5b. Un diagrama de ese tipo se llama diagram a de cuerpo libre.
Un diagrama de cuerpo libre es un diagrama vectorial que describe todas las fuerzas que
actúan sobre un objeto o cuerpo. Note que en el caso de las fuerzas concurrentes, todos los
vectores apuntan hacia fuera del centro de los ejes x y y, los cuales se intersecan en un origen
común.
Al dibujar diagramas de cuerpo libre es importante distinguir entre las fuerzas de acción
y las de reacción. En nuestro ejemplo hay fuerzas que actúan sobre el nudo, pero también hay
tres fuerzas de reacción iguales y opuestas ejercidas por el nudo. Con base en la tercera ley de
Newton, las fuerzas de reacción ejercidas por el nudo sobre el techo, la pared y el suelo se pre­
sentan en la figura 4.5c. Para evitar confusiones, es importante seleccionar un punto en el que
actúen todas las fuerzas y dibujar aquellas fuerzas que actúan sobre el cuerpo en ese punto.

Cóm o construir un diagram a de cuerpo libre Represente los ejes x y y con líneas punteadas. No es
indispensable trazar estos ejes horizontal y vertical­
1. Trace un bosquejo e indique las condiciones del proble­
mente, como se verá más adelante.
ma. Asegúrese de representar todas las fuerzas conoci­
5. Con líneas punteadas trace los rectángulos correspon­
das y desconocidas y sus ángulos correspondientes.
dientes a las componentes x y y de cada vector, y deter­
2. Aísle cada cueipo del sistema en estudio. Realice esto
mine los ángulos conocidos a partir de las condiciones
mentalmente o dibujando un círculo alrededor del pun­
dadas en el problema.
to donde se aplican todas las fuerzas.
6. Marque todas las componentes conocidas y desconoci­
3. Construya un diagrama de fuerzas para cada cuerpo
das, opuestas y adyacentes a los ángulos conocidos.
que va a estudiar. Las fuerzas se representan como
vectores con su origen situado al centro de un sistema
coordenado rectangular. (Véase los ejemplos de las fi­
guras 4.6 y 4.8.)

Aun cuando este proceso parezca laborioso, es muy útil y a veces necesario para com­
prender claramente un problema. Cuando tenga práctica en trazar diagramas de cuerpo libre,
su uso se convertirá en mera rutina.
Los dos tipos de fuerzas que actúan sobre un cuerpo son las fuerzas de contacto y las
fuerzas de campo. Ambas deben considerarse en la construcción de un diagrama de fuerzas.
Por ejemplo, la atracción gravitacional de un cuerpo por parte de la Tierra, conocida como
peso, no tiene un punto de contacto con el cuerpo; no obstante, ejerce una fuerza real y debe
considerarse un factor importante en cualquier problema de fuerzas. La dirección del vector
peso debe considerarse siempre hacia abajo.