1. Aislar el objeto:
- El primer paso es identificar el objeto de interés en su problema. Esto podría ser un automóvil, una caja, una persona o cualquier otro objeto.
- Imagine este objeto aislado de su entorno.
2. Identificación de las fuerzas:
- Piense en todas las fuerzas que actúan sobre el objeto. Estas fuerzas pueden ser:
- Fuerzas de contacto: Fuerzas que resultan del contacto directo, como:
- Fuerza normal:la fuerza ejercida por una superficie en un objeto en contacto con él.
- Fuerza de fricción:la fuerza que se opone al movimiento entre dos superficies en contacto.
- Fuerza aplicada:una fuerza aplicada directamente al objeto.
- Fuerzas sin contacto: Fuerzas que actúan a distancia, como:
- Fuerza gravitacional:la fuerza de atracción entre dos objetos con masa.
- Fuerza magnética:la fuerza ejercida por imanes.
- Fuerza eléctrica:la fuerza ejercida por objetos cargados.
3. Representando las fuerzas:
- Dibuja un diagrama simple del objeto aislado.
- Representar cada fuerza como una flecha:
- La cola de la flecha debe colocarse sobre el objeto.
- La longitud de la flecha debe ser proporcional a la magnitud de la fuerza.
- La dirección de la flecha debe representar la dirección de la fuerza.
4. Etiquetando las fuerzas:
- Etiquete claramente cada fuerza con su nombre y símbolo (por ejemplo, "FG" para la fuerza gravitacional).
- Use símbolos estándar para las fuerzas (por ejemplo, "n" para la fuerza normal ", f" para la fricción).
5. Análisis de las fuerzas:
- Una vez que tenga un FBD completo, puede usar las leyes de movimiento de Newton para analizar la moción del objeto.
- La primera ley de Newton (Ley de inercia): Un objeto en reposo permanecerá en reposo, y un objeto en movimiento permanecerá en movimiento a una velocidad constante, a menos que se actúe por una fuerza neta.
- La segunda ley de Newton (Ley de aceleración): La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa (f =ma).
- La tercera ley de Newton (Ley de Acción de Reacción): Para cada acción, hay una reacción igual y opuesta.
Cómo los FBD resuelven problemas de fuerza:
* Claridad y organización: Los FBD proporcionan una representación visual de todas las fuerzas que actúan sobre un objeto, lo que hace que sea más fácil comprender y analizar el problema.
* Aplicación de las leyes de Newton: Los FBD lo ayudan a identificar las fuerzas involucradas y aplicar las leyes de movimiento de Newton para resolver cantidades desconocidas como aceleración, tensión o fuerza normal.
* Análisis simplificado: Al aislar el objeto, solo puede concentrarse en las fuerzas que lo afectan directamente, lo que hace que el problema sea más simple de resolver.
Ejemplo:
Imagina una caja descansando sobre una mesa. Desea saber la fuerza necesaria para empujar la caja horizontalmente a una velocidad constante.
* FBD: Dibuja una caja.
* Las fuerzas que actúan en la caja son:
* peso (fg): Fuerza hacia abajo debido a la gravedad.
* Fuerza normal (n): Fuerza ascendente de la mesa.
* Fuerza aplicada (FA): La fuerza que aplica para empujar la caja.
* Fuerza de fricción (f): La fuerza oponente el movimiento.
* leyes de Newton: Dado que el cuadro se mueve a una velocidad constante, la fuerza neta es cero (la primera ley de Newton). Esto significa que FA y F deben ser iguales en magnitud y opuesto en dirección.
Al dibujar el FBD y aplicar las leyes de Newton, ha resuelto con éxito el problema y ha determinado la fuerza aplicada necesaria para mover la caja.
Los FBD son una herramienta esencial para cualquier persona que estudie física o ingeniería. Te ayudan a visualizar fuerzas, comprender sus interacciones y resolver problemas complejos relacionados con la fuerza.
