COMPOSICIÓN DE FUERZAS:
PARALELOGRAMO DE FUERZAS.

 

OBJETIVOS:

  • Comprobar el carácter vectorial de las fuerzas estudiando la composición de dos fuerzas no paralelas.

 

INTRODUCCIÓN:

Si nosotros aplicamos dos fuerzas sobre un cuerpo, F1 y F2, y ambas las desarrollamos en el mismo sentido (por ejemplo cuando empujamos un coche dos personas), observamos que resulta una fuerza, F, mucho mayor. Sin gran esfuerzo mental podemos inferir que nuestras fuerzas se han sumado algebraicamente.

 

Sin embargo si nuestras fuerzas fuesen aplicadas en sentidos contrarios (recordemos el juego de la cuerda), se observa que, en este caso, dichas fuerzas se compensan en parte, incluso si son de igual magnitud observamos que el cuerpo en cuestión ni siquiera se desplaza. Obviamente, ambas fuerzas se han restado anulándose.

 

Pero, ¿qué pasa si aplicamos ambas fuerzas en direcciones diferentes? Por ejemplo formando 90º entre ellas. La fuerza que resulta, ¿cuál será?.

Se puede comprobar empíricamente (sin más que realizar experiencias sobre una mesa, por ejemplo) que la fuerza resultante lleva la dirección de la diagonal del paralelogramo que forman las direcciones de F1 y F2 :

  • Si suponemos que las fuerzas que aplicamos son F1 y F2, formando 90º entre ellas, fácilmente podemos comprobar, por simple aplicación del teorema de Pitágoras, que la resultante, F, será en este caso:

  (1)

 

MATERIAL

-2 Soportes Verticales

-2 Dinamómetros

-1 Disco Graduado

-1 Trípode soporte de Disco

-2 Nueces Dobles

-2 Pesas

-2 Trozos de Hilo

 

PROCEDIMIENTO

  1. En primer lugar, tomamos una de las pesas, masa m, y con uno de los dos dinamómetros hallamos la fuerza resultante que equivaldrá al peso de dicha masa. Anotamos dicho valor.
  2. A continuación colgamos el cuerpo de masa m de los dos dinamómetros que previamente se han sujetado a cada uno de los soportes: para ello se atan mediante lazos los extremos de ambos dinamómetros con unos de los hilos, y con el otro hilo se suspende la masa m del centro del primer hilo.
  3. Colocar con el trípode el disco graduado y situarlo entre los dos soportes verticales. Desplazar el punto de unión de los hilos de forma que se sitúe delante del centro del disco.
  4. Con este montaje observamos que los dos dinamómetros nos marcan las dos fuerzas, F1 y F2, que forman un ángulo, a, que podemos variar a voluntad. Moveremos los soportes hasta que dicho ángulo sea de 90º.
  5. El peso del cuerpo se equilibra por la resultante de las dos fuerzas, F1 y F2, medidas con los dinamómetros. Por tanto los dinamómetros dan la descomposición de la fuerza (peso), F, según dos direcciones preestablecidas.
  6. Anotamos los valores de F1 y F2 y con éstos valores utilizamos la expresión (1) para hallar la resultante que compararemos con el valor que inicialmente hallamos del peso de la masa m.
  7. Repetir los pasos para la otra pesa.

 

CUESTIONES

  1. ¿Qué ocurriría si el ángulo a no fuese de 90º? ¿Sería cierta la expresión (1)?
  2. ¿Hay ejemplos en la vida diaria en los cuales se puede observar la descomposición de fuerzas?. Dibujar algún ejemplo.
  3. Escribir al menos tres magnitudes de la naturaleza que, como la fuerza, tengan carácter vectorial.