DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE EJERCICIOS RESUELTOS PDF
El DCL consiste en aislar a un cuerpo y graficar sobre él, primero la fuerza de gravedad (peso) y luego todas las fuerzas externas que actúan sobre él (tensiones, compresiones, reacciones, etc.); se debe tomar en cuenta lo siguiente:
I) Representar la fuerza de gravedad (peso) siempre en forma vertical y hacia abajo, donde su punto de aplicación será el centro geométrico del cuerpo (si su masa es homogénea).
II) Las fuerzas internas para ser graficadas se deben separar los cuerpos en contacto o también realizar un corte imaginario sobre el cuerpo en estudio, esto debe obligatoriamente realizarse (caso tensión - compresión).
III) A lo largo de una misma cuerda existe una misma tensión.
IV) En todo contacto entre superficies sólidas represente la fuerza normal (FN) entrando al cuerpo perpendicularmente por el contacto.
V) Las fuerzas externas serán graficadas necesariamente al analizar un sistema (no se grafican fuerzas internas) y pueden prolongarse sus líneas de acción respectivas.
• Si existiesen superficies en contacto, se representa la reacción mediante un vector perpendicular a dichas superficies y empujando siempre al cuerpo (FN ó R).
• Si hubiesen cuerdas o cables, se representa a la tensión mediante un vector que está siempre jalando al cuerpo, previo corte imaginario (T).
• Si existiesen barras comprimidas, se representa a la compresión mediante un vector que está siempre empujando al cuerpo, previo corte imaginario (C).
• Si hubiese rozamiento se representa a la fuerza de roce mediante un vector tangente a las superficies en contacto y oponiéndose al movimiento o posible movimiento.
• En un sistema las fuerzas internas y las que ejerce el cuerpo sobre otros cuerpos no se grafican.
A veces no se puede determinar la dirección de la fuerza en la articulación en forma directa, por ello se gráfica como fuerzas perpendiculares.
Para el ejemplo anterior, por facilidad de análisis de las fuerzas, en la articulación la reacción se descompone en dos, una componente horizontal Rx y otra vertical Ry.
EJERCICIO 1
Indique la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones:
I) Un cuerpo en reposo permanece indefinidamente en dicho estado.
II) La fuerza es el resultado del contacto entre dos cuerpos.
III) Todas las fuerzas conocidas se pueden clasificar en tres tipos.
A) VFF
B) FFV
C) FVV
D) FVF
E) VFV
Resolución
I) Falsa:
El movimiento de un cuerpo es el resultado de las interacciones con otros y de las condiciones iniciales, por lo que si un cuerpo está en reposo permanecerá indefinidamente en dicho estado a no ser que sobre él actué una fuerza que modifique dicho estado mecánico.
II) Verdadera:
La fuerza es aquella cantidad vectorial que describe la interacción entre dos cuerpos en el universo. Desde un enfoque didáctico las interacciones entre los cuerpos, se puede plantear de dos formas: interacción por contacto e interacción a distancia. Un ejemplo de lo primero es cuando empujamos un libro sobre la mesa. Al poner la mano sobre el libro se está produciendo la interacción por contacto, donde dichas interacción es medido por la fuerza.
III) Verdadera:
Las fuerzas que se perciben pueden explicar en función a tres interacciones básicas que ocurren entre las partículas elementales.
• Gravitatorias.
• Electrodébiles.
• Nucleares fuertes.
Clave C
EJERCICIO 2
Respecto a la tercera Ley de Newton:
I) Sobre un cuerpo siempre aparecen dos fuerzas, una de acción y otra de reacción, es porque las fuerzas actúan en pares.
II) Si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este ejerce sobre el primero una fuerza de igual magnitud y dirección pero de sentido contrario.
III) Si un cuerpo ejerce una fuerza (acción) sobre otro de mayor masa, este último ejerce sobre el primero una mayor fuerza (reacción).
Son correctas:
A) Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo III
D) Sólo I y II
E) Sólo II y III
Resolución
I) Falsa:
Es muy común suponer que las fuerzas de acción y reacción al presentar igual módulo y ser de direcciones contrarias, deberían compensarse e incluso anularse; pero esto es incorrecto ya que ellas no actúan sobre un mismo cuerpo; sino más bien sobre cuerpos distintos. Para ello veamos un ejemplo.
II) Verdadera:
Se muestra el impacto de dos vehículos. En el impacto uno de los vehículos ejerce una acción sobre el otro, pero también el otro ejerce una acción sobre el primero. Como entre los vehículos se está dando una acción mutua podemos plantear. A toda acción le corresponde una reacción. Además dichas fuerzas de acción y reacción son de igual módulo pero de direcciones contrarias.
III) Falsa:
La tercer ley de Newton establece lo siguiente: ‘‘En una interacción surgen un par de fuerzas conocidas como fuerzas de acción y reacción, las cuales son de igual módulo y presentan direcciones contrarias. Por lo tanto, por más que un cuerpo presente mayor masa que otro las fuerzas de acción y reacción son de igual módulo.
Clave b
EJERCICIO 3
Sobre todos nosotros actúa una fuerza que denominamos fuerza de gravedad. ¿Dónde está aplicada su pareja de acción y reacción?
A) Sobre la Luna.
B) No tiene pareja.
C) Sobre la Tierra.
D) No existe.
E) Sobre cada uno de nosotros.
