Fuerzas: Conceptos y Tipos

Fuerza es una acción capaz de poner un cuerpo en movimiento, de cambiar el movimiento de un cuerpo y de deformar un cuerpo. Una fuerza es compuesta por los siguientes elementos:

–          punto de aplicación: es la parte del cuerpo donde la fuerza actúa directamente.

–          sentido: es la orientación que posee la fuerza en la dirección (izquierda, derecha, arriba, abajo)

–          dirección: es la línea de actuación de la fuerza (horizontal, vertical, diagonal)

–          intensidad: es el calor de la fuerza aplicada.

Los aparatos utilizados para medir la intensidad de la fuerza son los dinamómetros. La intensidad de la fuerza puede ser medida en kilogramo-fuerza o en Newton. El kilogramo-fuerza (kgf) mide la intensidad de la fuerza de gravedad que actúa en 1 kg de masa del cuerpo en determinadas condiciones:  a 45° de latitud y en el nivel del mar. En la práctica, 1 kgf es igual al peso de un litro de agua. El newton (N) es la unidad de fuerza del Sistema Internacional de Unidades.

La relación entre kilogramo-fuerza y newton es:  kgf = 9.8 N.

Sistemas de fuerzas es la junción de dos o más fuerzas actuando sobre un mismo cuerpo. La fuerza que produce el mismo efecto que todas las demás juntas es la fuerza que llamamos resultante.

a)fuerzas de misma dirección y mismos sentidos: la intensidad de la resultante es igual a la suma de las intensidades de las fuerzas componentes; la dirección y el sentido siguen los mismos.

b)fuerzas de misma dirección y sentidos opuestos: la intensidad es igual a la diferencia entre las intensidades de las fuerzas componentes; la dirección es la misma y el sentido es el de la mayor fuerza componente.

c)fuerzas actuando en direcciones distintas: cuando dos fuerzas actúan en el mismo punto, forman un ángulo entre ellas, determinamos la resultante dibujando un paralelogramo de fuerzas donde la resultante es la diagonal. Las fuerzas son representadas en una escala de 1cm/10N. Cuando existen más de dos fuerzas, calculamos primero de dos de ellas, la resultante calculamos con la tercera, la resultante de esa calculamos con la cuarta, y así por adelante. La última resultante encontrada es la resultante de que representa el sistema.

d)cuando las fuerzas son paralelas y en sentidos distintos, la resultante es la diferencia de las fuerzas y posee el sentido de la mayor suma de fuerzas. Cuando el sentido también es el mismo, la resultante es la suma de las fuerzas.

La estática es una parte de la mecánica que estudia las fuerzas que actúan en los cuerpos en reposo y parte del principio de efectuar la combinación (composición) de fuerzas, de la misma forma como se hace con las velocidades. Consideremos las fuerzas  P1 y P2 y la resultante de ellas R, todas actuando sobre un punto material en reposo.

Para que el punto materia permanezca en equilibrio es necesario que una tercera fuerza, P3 actúe sobre él, y que posea el mismo modulo y dirección, pero el sentido contrario al de R. Ese es el procedimiento básico de la estática y que puede ser utilizado en el an{alisis de estructuras más complejas.

Tenga un puente de peso P (que actúe en su centro de masa, en dirección vertical y en sentido para abajo) y las fuerzas R1 y R2 de reacciones de los estribos (apoyos) actuando en la vertical, con sentido para arriba. Para que el puente permanezca en equilibrio, es necesario que R1 + R2 = P.

Máquinas son aparatos que transmiten la acción de una fuerza para hacer más fácil realizar un trabajo. Las maquinas pueden ser simples (palanca, roldana, cuña, tornillo) o complejas, maquinas que son compuestas por varias maquinas simples. Ej: máquina de coser, licuadora, lavadoras, etc.

• . Palanca

En una barra que puede girar alrededor de un punto de apoyo. Las palancas poseen los siguientes elementos: punto de apoyo, que es el punto donde la palanca se apoya para realizar un trabajo; potencia, que es la fuerza aplicada a la palanca para moverla; resistencia, es la fuerza que necesita ser vencida; brazo de potencia, es la distancia desde el punto de apoyo hasta el punto de aplicación de la potencia; y el brazo de resistencia que es la distancia entre el punto de apoyo hasta el punto de aplicación de la resistencia.

Existen palancas interfijas (alicate, tijera ) donde el pinto de apoyo está ubicado entre la potencia y la resistencia. Palancas inter potentes, como la pinza, donde la potencia está ubicada entre el punto de apoyo y resistencia; y palancas inter resistentes ( carretilla, cascanueces) donde la resistencia queda entre el punto de apoyo y la potencia.

• roldanas o poleas:

La roldana es una rueda que posee un surco, por donde pasa una cuerda o corriente, que la hace girar alrededor de su eje. Su utilización se resume al hecho de que ella hace cambiar el sentido en el cual se aplica la fuerza: cuando levantamos un cuerpo con la ayuda de una roldana fija, ejerciendo fuerza para abajo, hecho que facilita la acción.

Las roldanas móviles, por otro lado, van inter conectadas a una roldana fija y se mueven junto con la carga, pues sus ejes no son fijos. Ellos corren sobre las cuerdas y poseen la gran ventaja de reducir la fuerza de la acción a ser aplicada. Luego, la correcta combinación de roldanas móviles permítenos levantar pesos cada vez mayores utilizando la misma fuerza.