Cómo dibujar diagramas de cuerpo libre en física

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Por Steven Holzner, Daniel Funch Wohns

Cuando se resuelve un problema de física con un montón de fuerzas apuntando en todas direcciones, la forma más fácil de mantenerlo todo recto es dibujar un diagrama de cuerpo libre. Un diagrama de cuerpo libre es un diagrama que representa las direcciones y los tipos de fuerzas que actúan sobre un objeto. Una Mona Lisa no es necesaria – si quieres encontrar las fuerzas que actúan sobre una vaca de pie en la ladera de una colina, no dudes en representar a la vaca como un cuadrado (puedes añadir algunos puntos a tu vaca cuadrada si te sientes particularmente artístico).

La parte importante del diagrama es dibujar todas las fuerzas que actúan sobre el objeto. Una convención bastante útil es extraer estos vectores del centro de masa del objeto, apuntando lejos de ese centro. También es útil (pero no siempre posible al iniciar un problema) dibujar vectores con longitudes proporcionales a sus magnitudes. Una vaca parada en una colina tiene tres fuerzas que actúan sobre ella: la fuerza de gravedad, la fuerza normal y una fuerza de fricción. La fuerza gravitacional apunta hacia abajo, la fuerza normal es perpendicular a la colina, y la fricción apunta hacia arriba.

Una vaca cuadrada.

Un diagrama de cuerpo libre facilita el uso de la segunda ley de Newton,

El diagrama de cuerpo libre tiene todas las fuerzas y sus direcciones, que es toda la información que necesitas para encontrar la fuerza neta. La manera más fácil de añadir vectores es añadir sus componentes, así que normalmente querrás encontrar los componentes de uno o más de los vectores de fuerza en tu diagrama de cuerpo libre. ¡Genial! Ya tienes un diagrama que muestra hacia dónde apunta cada uno de tus vectores. Puedes dibujar los componentes de tus fuerzas en tu diagrama de cuerpo libre usando líneas discontinuas (o al lado si tu diagrama se está llenando).

También puede utilizar diagramas de cuerpo libre para resolver problemas de par. Cuando se resuelve un problema de par de torsión, también es necesario llevar un registro de la parte del objeto sobre la que actúan las fuerzas. El par es la fuerza multiplicada por el brazo de palanca, por lo que si se trata de un movimiento angular, se puede utilizar el diagrama de cuerpo libre para calcular todas las distancias y ángulos que se necesitan para encontrar el par.

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