DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE

DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE Las leyes de Newton son uno de los elementos fundamentales dentro del campo de la Fsica, especialmente en el captulo de la mecnica.Y son los vectores la herramienta clave para una buena aplicacin de dichas leyes, mediante lo que se conoce como DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE Veamos algunos ejemplos:

DIAGRAMAS DE CUERPO LIBREEjemplo 1. Un objeto de masa m, desliza sobre una superficie horizontal rugosa por la accin de una fuerza. Mostrar el diagrama de cuerpo libre y calcular la aceleracin . F es la fuerza aplicada; W es el peso del objeto; n es la fuerza normal al plano; f es la fuerza de friccin

DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRETngase en cuenta que la fuerza de friccin se expresa como el producto entre el coeficiente de friccin, , y la normal, n, la cual es en este caso es igual al peso del bloque, m.g. Luego al aplicar la segunda ley se tiene:

As:

DIAGRAMAS DE CUERPO LIBREEjemplo 2. Un bloque de masa m sube por un plano rugoso, inclinado un ngulo , por la accin de una fuerza F paralela al plano que le ocasiona una aceleracin a.. Mostrar las fuerzas que actan y calcular el coeficiente de friccin, , entre el bloque y el plano: F es la fuerza aplicada; W es el peso; n es la fuerza normal al plano, f es la fuerza de friccin

DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRELa ecuacin de movimiento (2a ley de Newton) a lo largo del plano es:

Y como:

Se tiene:

DIAGRAMAS DE CUERPO LIBREEjemplo 3. Dos objetos de masas m1 y m2 se conectan por una cuerda ligera, flexible e inextensible que pasa por una polea cuyo efecto es solo facilitar el movimiento. La masa m1 se mueve sobre una superficie horizontal rugosa y la masa m2 cuelga. Mostrar el diagrama de cuerpo libre y calcular la aceleracin del sistema.W1, W2 son pesos; T es la tensin en la cuerda; n es la normal y f es la fuerza de friccin

DIAGRAMAS DE CUERPO LIBREAplicando segunda ley de Newton a cada masa:Para m1:

Para m2:

Y como:

Luego de resolver:

DIAGRAMAS DE CUERPO LIBREEjemplo 4. Dos bloques de masas m1 y m2 estn en contacto mutuo y son empujadas por una fuerza horizontal sin friccin. Realizar el diagrama de cuerpo libre y calcular la fuerza de contacto P. W1, W2 son pesos; n1, n2 son las normales; F es la fuerza que empuja; Q y P son un par de fuerzas accin - reaccin (P=Q)

DIAGRAMAS DE CUERPO LIBREComo no hay friccin, la aceleracin del sistema es:

Y la fuerza de contacto es:

Luego:

DIAGRAMAS DE CUERPO LIBREEjemplo 5. Una roca de peso w se cuelga de un soporte fijo mediante una cuerda (de masa despreciable). Cul es el diagrama de fuerzas si la roca est en equilibrio? T es la tensin en la cuerdaObsrvese que T=W

DIAGRAMAS DE CUERPO LIBREEjemplo 6. Se cuelga un objeto de masa m de un soporte fijo mediante dos cuerdas conforme a la figura (los ngulos que las cuerdas forman con el techo son iguales). Mostrar el diagrama de cuerpo libre. Se tiene que:

DIAGRAMAS DE CUERPO LIBREEjemplo 7. Se vierte un gas dentro de un recipiente que tiene un mbolo desplazable. Mostrar mediante un diagrama de cuerpo libre las fuerzas internas y externas que actan sobre el mbolo.F es cualquier fuerza sobre el pistn; pA.A es la presin atmosfrica; pA.A es la presin ejercida por el gas, mg es el peso del mbolo. (si el mbolo es libre, F =0)

DIAGRAMAS DE CUERPO LIBREEjemplo 8. Dadas dos cargas elctricas q1 y q2 localizadas sobre el eje x. Mostrar el diagrama de cuerpo libre para hallar el campo elctrico E debido a estas cargas en un punto P, del plano xy:

DIAGRAMAS DE CUERPO LIBREZears / Zemansky. Fsica Universitaria. Pearson editores. 2004Serway Raymond y Jhon Jewett. Fsica para ciencias e ingeniera. Thomson editores. 2005.Lane Ronald. Fsica Univesitaria. 2002.Lea Susan. Robert Burke. Fsica, la naturaleza de las cosas. 1999.http://www.escueladeverano.cl/fisica/verano2001/dinamica/dinam01.htmhttp://thermo.sdsu.edu/TEST-Espanol/testhome/Test/solve/basics/pressure/pressure.htmlhttp://www.her.itesm.mx/academia/profesional/cursos/fisica_2000/Fisica1/F%C3%ADsica/ftema5_dcl.html