Tipos de fuerzas y diagramas de cuerpo libre

en este vídeo vamos a hablar de varias fuerzas en el contexto de los diagramas de cuerpo libre aquí tenemos una mesa y sobre esta mesa tenemos un bloque en reposo cuáles son las fuerzas que están actuando sobre este bloque para responder a esto vamos a dibujar un diagrama de cuerpo libre en donde nos vamos a enfocar solamente en el bloque recuerden que en un diagrama de cuerpo libre solamente vamos a analizar las fuerzas que están actuando sobre un objeto del sistema qué es lo que pasa con este bloque suponemos que este bloque se encuentra en el planeta tierra y que está en reposo como el bloque se encuentra en la tierra va a tener un peso porque está la fuerza de gravedad actuando sobre este bloque vamos a dibujarla en el diagrama es una fuerza hacia abajo con magnitud efe sub g o también podemos llamarla wv y aunque este bloque está en contacto con la mesa que quizá está en contacto con la tierra el peso o la fuerza de gravedad es una fuerza de largo alcance aún si este bloque se encontrara en órbita seguiría teniendo interacción gravitacional con la tierra el planeta seguiría jala hacia él pero regresando al diagrama de cuerpo libre si esta fuerza fuera la única que estuviera actuando sobre el bloque entonces el bloque aceleraría hacia abajo pero suponemos que está en reposo por lo que debe existir otra fuerza que está contrarrestando a la fuerza de gravedad cuál será esa fuerza pues es la fuerza de la mesa que empuja al bloque esta fuerza que actúa en dirección perpendicular a la superficie de un objeto se le conoce como fuerza normal su magnitud se denota con la letra f mayúscula sub n veamos otro ejemplo pero ahora en lugar de tener el bloque sobre una mesa vamos a tener el bloque colgando del techo mediante una cuerda pero nuevamente todo está en reposo los invito a que dibujen un diagrama de cuerpo libre para este ejemplo nuevamente solo nos interesa el bloque seguimos suponiendo que se encuentra en el planeta tierra por lo que seguimos teniendo la fuerza de gravedad que actúa hacia abajo pero que es lo que evita que el bloque acelere hacia abajo pues tenemos esta cuerda que lo sostiene que lo está jalando esta fuerza que jala como tensión así que aquí tenemos una fuerza hacia arriba que equilibra la fuerza de gravedad a veces esta fuerza se denota con la letra t mayúscula o con efe subte ahora hagamos las cosas un poco más interesantes vamos a combinar estas cosas y veremos una nueva fuerza aquí dibujamos el suelo y dibujamos un bloque sobre el suelo además el bloque va a tener una cuerda que lo va a jalar con una fuerza de magnitud efe subte porque es una fuerza de tensión pero el bloque no se va a mover como será el diagrama de cuerpo libre para este bloque hacemos lo mismo dibujamos el bloque y en la dirección vertical vemos que tenemos lo mismo que hay en el primer escenario tenemos la fuerza de gravedad o el peso del objeto con dirección hacia abajo y magnitud f subjefe que será contrarrestada por la fuerza normal que actúa del suelo al bloque el suelo sostiene al bloque puedes evita que el bloque acelere hacia abajo la fuerza normal actúa hacia arriba y tiene magnitud f sub n y qué pasa en la dirección horizontal ya dijimos que el bloque está siendo jalado a la derecha con una fuerza de magnitud efe subte así que lo dibujamos en el diagrama de cuerpo libre pero también dijimos que el bloque está en reposo por lo que debe existir otra fuerza que contrarresta a la fuerza de tensión con la misma magnitud y con dirección opuesta cuál será esta fuerza pues es la fuerza de fricción a todos nos ha pasado el tratar de jalar o empujar algo pesado que no se mueve y esto se debe a la fricción entre el suelo y el objeto la fricción puede ocurrir porque las superficies de ambos objetos son rugosas o quizá porque la interacción entre las moléculas de ambas superficies es pegajosa los objetos se atraen entre sí y se resisten al movimiento en esta situación tenemos que la fuerza de fricción contrarresta a la fuerza de tensión la fuerza de fricción es interesante porque siempre se opone a la dirección en la que se quiere mover el objeto ahora que hemos visto todos estos casos vamos a hacer un escenario un poco más complejo aquí tenemos una repisa que tiene un peso de 10 newtons sobre esta repisa y un objeto que pesa 5 newtons la repisa está sostenida por cables el objeto se encuentra justo en el medio de la repisa y los cables están a los extremos de esta este es el cable 1 y este es el cable 2 los cables están unidos al techo y para simplificar el ejemplo suponemos que los cables no tienen peso cuál será el diagrama de cuerpo libre para este objeto que pesa 5 newtons y que está sobre la repisa pues esto es análogo al primer escenario que vimos dibujamos el objeto tenemos la fuerza de gravedad que actúa sobre el objeto con dirección hacia abajo con una fuerza de magnitud de 5 newtons la cual es equilibrada con otra fuerza de la misma magnitud 5 newtons pero con dirección hacia arriba la fuerza normal es de 5 newtons hacia arriba y para no confundirnos escribimos que este es el peso del objeto wv con esto tenemos el diagrama de cuerpo libre para este objeto de 5 newtons de peso recordemos que como este es el diagrama de cuerpo libre de este objeto no consideramos ningún otro elemento al dibujarlo ahora dibujemos el diagrama de cuerpo libre de la repisa dibujamos la repisa y los invito a qué pausa en el vídeo y traten de dibujar el diagrama por su cuenta conocemos el peso de la repisa que es de 10 newtons dibujamos la fuerza de gravedad que actúa sobre la repisa y tiene una magnitud de 10 newtons esta es la única fuerza que actúa hacia abajo no porque tenemos este objeto encima de la repisa y la gravedad actúa sobre este objeto con una fuerza de 5 newtons lo que ocasiona que el objeto empuje hacia abajo a la repisa esta fuerza que empuja hacia abajo es una fuerza normal y se debe a que la fuerza de gravedad está actuando sobre este objeto dibujamos otra fuerza que va hacia abajo que tiene una magnitud de 5 newtons y que debemos ver como una fuerza normal pues es una fuerza de contacto que actúa desde el objeto a la repisa suponiendo que todo esto está en reposo entonces deben existir fuerzas que están equilibrando todo esto de dónde vienen esas fuerzas pues vienen de los cables que están sujetando la repisa tenemos la fuerza de tensión del cable 1 que llamamos te sube 1 y la fuerza de tensión del cable 2 que este sub 2 y para que esto no se mueva entonces la magnitud de t sub uno más la magnitud de t sub 2 debe ser igual a 10 newtons más 5 newtons con esto hemos visto de forma general varias fuerzas que se encontrarán en las física analizadas en el contexto de los diagramas de cuerpo libre nos vemos en el siguiente vídeo