Page 94 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

4.6 Solución de problemas de equilibrio 75

B
Tx
W
\

Figura 4.8 Ejemplos de diagramas de cuerpo libre. Note que las componentes de los vectores están rotula­
das opuestas y adyacentes a los ángulos que se conocen.

Tal vez la parte más difícil en la construcción de diagramas de vectores es la visualiza-
ción de fuerzas. Al trazar tales diagramas es útil imaginar que las fuerzas actúan sobre usted.
Suponga que usted es el nudo de una cuerda, o el bloque situado sobre una mesa, y trate de
determinar las fuerzas que actuarían sobre usted. En la figura 4.8 se presentan dos ejemplos
más. Note que la fuerza ejercida por el soporte de la figura 4.8a se dirige hacia afuera y no
hacia la pared. Esto se debe a que estamos interesados en las fuerzas que se ejercen sobre el
extremo del soporte y no en las ejercidas por el extremo del soporte. Seleccionamos un punto
en el extremo del soporte, donde están atadas las dos cuerdas. El peso de 60 N y la tensión, T,
son fuerzas de acción ejercidas por las cuerdas en ese punto. Si el extremo del soporte no se
mueve, estas fuerzas deben equilibrarse con una tercera fuerza, la que ejerce la pared (a través
del soporte). Esta tercera fuerza B, que actúa en el extremo del soporte, no debe confundirse
con la fuerza de reacción hacia adentro que actúa sobre la pared.
El segundo ejemplo (figura 4.8b) muestra también fuerzas de acción que actúan sobre
dos bloques conectados por una cuerda ligera. Las fuerzas de fricción, que estudiaremos
posteriormente, no se incluyen en estos diagramas. La tensión en la cuerda en cualquiera de
sus lados se representa por T. y las fuerzas normales flx y U2 son fuerzas perpendiculares
ejercidas por el plano sobre los bloques. Si no existieran tales fuerzas, los bloques oscilarían
juntos. (Observe la ubicación de los ejes en cada diagrama.)

Solución de problemas de equilibrio

En el capítulo 3 estudiamos un procedimiento para encontrar la resultante de varias fuerzas
por un método rectangular. Un procedimiento similar se puede utilizar para sumar fuerzas que
se hallan en equilibrio. En este caso, la primera condición para el equilibrio nos indica que la
resultante es igual a cero, es decir

R, = 2 Fv = 0 Ry = 2 Fy = 0 (4.2)
Por tanto, tenemos dos ecuaciones que sirven para hallar fuerzas desconocidas.