SUMA DE FUERZAS

1. Suma de fuerzas

Es difícil encontrar situaciones en las que sobre un cuerpo actúe una única fuerza.
Lo más frecuente es que sobre el cuerpo estén actuando varias fuerzas simultáneamente. La experiencia dice que es posible reemplazar a todas las fuerzas que están actuando sobre un cuerpo por una sola que produzca el mismo efecto. Es decir, siempre es posible encontrar una única fuerza que produce el mismo efecto que todas las fuerzas actuando simultáneamente. A esta única fuerza la llamamos FUERZA NETA o FUERZA RESULTANTE, .

Las fuerzas son magnitudes vectoriales, por lo tanto, la fuerza neta o resultante tendrá que obtenerse por métodos que permiten sumar vectores. El resultado dependerá de las direcciones, sentidos y módulos que tengan las fuerzas aplicadas.

1.1. Suma de fuerzas colineales con igual sentido

Juan y Felipe están empujando una caja enorme. Cada uno ejerce una fuerza, y  , ambas de igual dirección y sentido. La fuerza neta  entre estas dos será una fuerza que tenga igual dirección y sentido que las anteriores, y su módulo será la suma de los módulos, porque ambos tienen el mismo sentido.

Módulo: F_N = F_J + F_F

Dirección: horizontal

Sentido: hacia la derecha

*Material extraído y modificado de: http://aulasvirtuales2.ces.edu.uy/pluginfile.php/9053/mod_resource/content/1/actividad_7__suma_de_fuerzas.html

1.2. Suma de fuerzas colineales con sentido opuesto

Ahora, Felipe (el más chiquito) se enojó y no quiere avanzar más, por eso empuja la caja pero hacia la izquierda, mientras que Juan sigue haciéndolo hacia la derecha. La fuerza resultante será ahora una que tenga la misma dirección, con el sentido igual al de la fuerza mayor, pero su módulo se obtendrá de restar los módulos de las fuerzas (porque tienen diferente sentido). En este ejemplo, al módulo de  se le restó el módulo de , porque  es de mayor valor.

Módulo: F_N = F_F +(- F_J )= F_F - F_J

Dirección: horizontal

Sentido: hacia la izquierda

*Material extraído y modificado de: http://aulasvirtuales2.ces.edu.uy/pluginfile.php/9053/mod_resource/content/1/actividad_7__suma_de_fuerzas.html

1.3. Suma de fuerzas no colineales

Las fuerzas, como hemos estado estudiando, son magnitudes vectoriales, el video a continuación te explica el método del paralelogramo para sumar dos vectores no colineales de forma general. Esta explicación sirve para sumar cualquier magnitud vectorial, en nuestro caso las fuerzas.

Ahora Juan y Felipe, tiran de la enorme caja, pero de la forma que muestra la imagen. ¿Cuánto valdrá ahora la fuerza neta o fuerza resultante ? Recordemos una vez más que las fuerzas son magnitudes vectoriales.

Sabiendo que el valor de   es de 30 N, y forma un ángulo de 60° con respecto a la horizontal, y  que el módulo de es de 40 N y forma un ángulo de 60° por debajo de la horizontal. Determina usando el método del paralelogramo la fuerza resultante (módulo, dirección y sentido) sobre la caja, (no te olvides de elegir una escala de trabajo)

2. Video explicativo suma de vectores

3. Suma vectores usando un simulador

Explora el simulador. 1D, 2D. 1D es cuando los vectores son colineales y 2D cuando son no colineales.

Prueba de sumar vectores (recuerda que las fuerzas son magnitudes vectoriales).

1. Colineales y de igual sentido.
2. Colineales y con sentido opuesto.
3. No colineales y formando diferentes ángulos entre sí.

4. Créditos

Bibliografía consultada:

• Hewitt, P. (2007). Física conceptual. México: Pearson-Addison Weasley. 
  
• Alvarenga, B., Máximo, A. (1997). Física general. México: Oxford University.
  

Las imágenes utilizadas fueron tomadas de:

• Suma de fuerzas colineales con igual sentido: Cuerpo apoyado en una superficie sobre el que están actuando dos fuerzas con igual dirección y sentido, en la segunda imagen se representa la suma de los vectores fuerza. Autor: Silvia Pedreira. Licencia: CC BY SA 4.0
  
• Suma de fuerzas colineales con sentido opuesto: Cuerpo apoyado en una superficie sobre el que están actuando dos fuerzas con igual dirección y sentido opuesto, en la segunda imagen se representa la suma de los vectores fuerza. Autor: Silvia Pedreira. Licencia: CC BY SA 4.0

Videos, páginas y simuladores utilizados:

• Suma de fuerzas no colineales: "Suma gráfica de vectores por el método del paralelogramo". Autor: Tutor Expertos. Licencia YouTube estándar. Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=j2BH5yiAG_k
  
• Video explicativo de la suma de vectores por el método gráfico: "Suma de vectores - Método Gráfico - Concepto básico". Autor: Hernán Puentes. Licencia YouTube estándar. Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=qvw7j9eKGdg
• Adición de vectores. PhET Simulaciones Interactivas. Autores: Brandon, L.; Malley, C.; Veillette, M.; Rouinfar, A.; Dubson, M.; López, D.; McGarry,A.; Paul, A. y Perkins, K. Licencia: CC BY 4.0. Recuperado de: https://phet.colorado.edu/es/simulation/vector-addition
  
• Suma de vectores (interactivo) Simulador: "Suma de vectores: Regla del paralelogramo". Autor: Educaplus. Recuperado de: http://www.educaplus.org/game/suma-de-vectores
  

Autoría del Módulo: Profesora  Silvia Pedreira.

spedreira@uruguayeduca.edu.uy

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Julio de 2017. Actualizado Marzo 2020.