Fuerzas y vectores

La física clásica define la fuerza como toda causa capaz de deformar un objeto y/o cambiar su estado de movimiento o reposo, esto es, hacer pasar un objeto del reposo al movimiento, del movimiento al reposo, o cambiar las cualidades de ese movimiento, su magnitud y/o dirección y/o sentido, características, como veremos, propias de los vectores. Las fuerzas se miden con unos aparatos denominados dinamómetros, los cuáles nos proporcionan la magnitud de la fuerza en unas unidades especiales, propias de esta magnitud, que son: Newton [N] unidad de fuerza en el Sistema Internacional (SI), los kilopondios [kp] o kilogramos-fuerza [kgf] y las dinas [din]. Para poder hacer comparables las medidas dadas en unas y otras unidades, debemos conocer cuáles son los factores de conversión entre unas y otras, baste recordar que:

1 kp = 1 kgf = 9,8 N

1 N = 105 din

Como ya se ha dicho, las fuerzas son magnitudes vectoriales, vectores, que, a diferencia de las magnitudes escalares, escalares, no se caracterizan exclusivamente por un número (la temperatura, la masa, la energía, el volumen, son escalares). Los vectores son segmentos orientados (coloquialmente flechas) y se caracterizan por su módulo o intensidad (la magnitud del segmento), su dirección (la de la recta que lo contiene) y el sentido (dado por el rayo o semirrecta que parte del punto de aplicación del vector y tiene su extremo opuesto en la punta de la flecha) y con ellos se pueden realizar diversas operaciones matemáticas: sumas, productos, derivadas…

Nos interesa aquí especialmente la suma vectorial, para cuya realización pueden aplicarse tres métodos: el analítico, el del paralelogramo y el del triángulo o poligonal. Para ilustrar las posibilidades
de la suma de vectores (presta especial atención al método poligonal, es el que utilizaremos en clase) tomo prestada esta infografía realizada por Luz Janet León:

Llamamos resultante de un sistema de fuerzas a aquella fuerza que produce el mismo efecto sobre un cuerpo que el conjunto de fuerzas del sistema o, de otro modo, a la fuerza que puede sustituir a aquél sistema de fuerzas puesto que es su equivalente.

Desde el punto de vista del equilibrio, diremos que un cuerpo está en reposo (o con movimiento rectilíneo uniforme) o equilibrio cuando la suma de todas las fuerzas que actúan sobre él vale cero y cuando la suma de todos los momentos de las fuerzas aplicadas sobre el mismo vale, también, cero. En 2 ESO, para considerar un cuerpo en equilibrio nos conformaremos con la primera condición, esto es, que la suma de todas las fuerzas sobre él aplicadas tenga resultante nula, lo cual, a efectos prácticos, se resume en que las fuerzas forman gráficamente un polígono cerrado o, lo que es lo mismo, que el punto de aplicación de la primera fuerza, coincide con el final de la última.

En función de lo expresado, se llama fuerza equilibrante a una fuerza con mismo módulo y dirección que la resultante (en caso de que sea distinta de cero) pero de sentido contrario. Es la fuerza que equilibra el sistema, la opuesta a la resultante, de forma tal que, la suma de la fuerza resultante y la equilibrante, da cero, lo que significa que no hay fuerza neta aplicada y que el cuerpo, de forma simplificada como se ha dicho, está en equilibrio.

No ahorres tus fuerzas, no escatimes, comenta.