Definición de fuerzas desequilibradas
Cualquier empujón o tirón es una fuerza . Para describir una fuerza, debes saber dos cosas. Debe conocer el tamaño de la fuerza y la dirección de la fuerza. Suponga que dos equipos están jugando tira y afloja. Cada equipo tira con la misma fuerza, pero en direcciones opuestas. Ninguno de los equipos puede hacer que el otro se mueva. Las fuerzas que tienen el mismo tamaño pero direcciones opuestas se denominan fuerzas equilibradas .
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Las fuerzas equilibradas no provocan un cambio de movimiento. Cuando las fuerzas equilibradas actúan sobre un objeto en reposo, el objeto no se moverá. Si empuja contra una pared, la pared empuja hacia atrás con una fuerza igual pero opuesta. Ni tú ni la pared se moverán. Las fuerzas que provocan un cambio en el movimiento de un objeto son fuerzas desequilibradas .
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Las fuerzas desequilibradas no son iguales ni opuestas. Suponga que uno de los equipos en tira y afloja tira más fuerte que el otro equipo. Las fuerzas ya no serían iguales. Un equipo podría tirar del otro equipo en la dirección de la fuerza mayor.
Fuerza y movimiento
Más de una fuerza puede actuar sobre un objeto al mismo tiempo. Si sostiene un clip cerca de un imán, usted, el imán y la gravedad ejercen fuerzas sobre el clip. La combinación de todas las fuerzas que actúan sobre un objeto es la fuerza neta . Cuando más de una fuerza actúa sobre un objeto, la fuerza neta determina el movimiento del objeto. En este ejemplo, el clip no se mueve, por lo que la fuerza neta es cero.
¿Cómo se combinan las fuerzas para formar la fuerza neta? Si las fuerzas están en la misma dirección, se suman para formar la fuerza neta. Suponga que a usted y a un amigo se les pide que muevan un piano para el profesor de música. Para hacer esto, tira de un extremo del piano y su amigo empuja el otro extremo. Juntas, sus fuerzas se suman a la fuerza suficiente para mover el piano. Esto se debe a que sus fuerzas van en la misma dirección. Debido a que las fuerzas están en la misma dirección, se pueden sumar para determinar la fuerza neta. En este caso, la fuerza neta es de 45 N, lo que es suficiente para mover un piano, ¡claro que si está sobre ruedas!
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Si dos fuerzas están en direcciones opuestas, entonces la fuerza neta es la diferencia entre las dos fuerzas y está en la dirección de la fuerza mayor. Considere dos perros jugando al tira y afloja con un trozo de cuerda corto. Cada uno está ejerciendo una fuerza, pero en direcciones opuestas.
Observe a continuación que el perro de la izquierda tira con una fuerza de 10 N y el perro de la derecha tira con una fuerza de 12 N. ¿Qué perro cree que ganará el tira y afloja? Debido a que las fuerzas están en direcciones opuestas, la fuerza neta se determina restando la fuerza menor de la mayor. En este caso, la fuerza neta es 2 N en la dirección del perro de la derecha. ¡Dale una galleta a ese perro!
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Fuerzas desequilibradas en acción
Las fuerzas desequilibradas pueden cambiar el movimiento de un objeto de dos formas. Cuando fuerzas desequilibradas actúan sobre un objeto en reposo, el objeto se moverá. En los dos ejemplos mencionados anteriormente, la fuerza neta sobre el objeto es mayor que cero. Las fuerzas desequilibradas produjeron cambios en el movimiento (aceleración) y los receptores de las fuerzas, el piano y la cuerda, se movieron. Las fuerzas desequilibradas son necesarias para que un objeto inmóvil comience a moverse.
En segundo lugar, cuando fuerzas desequilibradas actúan sobre un objeto en movimiento, la velocidad del objeto cambiará. Recuerde que un cambio en la velocidad significa un cambio en la velocidad, la dirección o tanto en la velocidad como en la dirección. Por ejemplo, considere un partido de fútbol. El balón de fútbol ya se está moviendo cuando se pasa de un jugador a otro. Cuando la pelota llega al segundo jugador, el jugador ejerce una fuerza desequilibrada, una patada, sobre la pelota. Después de la patada, la pelota se mueve en una nueva dirección y con una nueva velocidad.
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Ejemplos de fuerzas desequilibradas
Una fuerza puede actuar sobre un objeto sin hacer que se acelere si otras fuerzas cancelan el empuje o tracción de la fuerza. Mira esta figura:
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Si usted y su amigo empujan una puerta con la misma fuerza en direcciones opuestas, la puerta no se mueve. Debido a que ambos ejercen fuerzas del mismo tamaño en direcciones opuestas de la puerta, las dos fuerzas se cancelan entre sí.
Dos o más fuerzas ejercidas sobre un objeto se equilibran si sus efectos se cancelan entre sí y no provocan un cambio en el movimiento del objeto. Si las fuerzas sobre un objeto están equilibradas, la fuerza neta es cero. Si las fuerzas son fuerzas desequilibradas, los efectos no se cancelan entre sí. Siempre que las fuerzas que actúan sobre un objeto están desequilibradas, la fuerza neta no es cero y el movimiento del objeto cambia.
La siguiente figura demuestra que la fuerza horizontal que actúa sobre un refrigerador es F. Si F es la única fuerza que actúa sobre el refrigerador, entonces se acelerará horizontalmente (a). El diagrama de cuerpo libre muestra la fuerza horizontal neta que actúa sobre el refrigerador (b).
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Esta figura muestra que cuando dos personas aplican fuerzas iguales en dirección opuesta a un refrigerador, estas dos fuerzas se cancelan entre sí y la fuerza neta es igual a cero. Esto significa que no puede haber ninguna aceleración horizontal (a).
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Si se para en una patineta y alguien le da un empujón, entonces usted y su patineta empezarán a moverse. Empezaste a moverte cuando se aplicó la fuerza. Un objeto en reposo, como tú en tu patineta, permanece en reposo a menos que una fuerza desequilibrada actúe sobre él y haga que se mueva.
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Debido a que se tuvo que aplicar una fuerza para que te movieras cuando tú y tu patineta estaban en reposo, podrías pensar que se debe aplicar una fuerza continuamente para mantener un objeto en movimiento. Sorprendentemente, este no es el caso. Un objeto puede moverse incluso si la fuerza neta que actúa sobre él es cero. Un balón de fútbol, por ejemplo, recibe una fuerza desequilibrada cuando se patea. Sin embargo, la pelota continúa rodando por el suelo mucho después de que la fuerza de la patada haya terminado.
A veces, dos o más fuerzas pueden actuar sobre una masa al mismo tiempo. Tales combinaciones de fuerzas pueden equilibrarse entre sí. Por tanto, las fuerzas no siempre provocan movimiento al empujar o tirar. Si las fuerzas están equilibradas, el objeto permanece en reposo. Puede ver un ejemplo de tal equilibrio en esta figura. Las fuerzas flotantes y gravitacionales se muestran opuestas entre sí. El objeto en este caso permanece en reposo.
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Si dos fuerzas actúan sobre una masa al mismo tiempo pero en direcciones opuestas, el movimiento será en la dirección de la fuerza mayor si las fuerzas son desiguales, como se muestra en esta figura:
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La fricción es una fuerza que actúa en dirección opuesta al movimiento. Si no hubiera fuerza de fricción, un jugador de béisbol nunca se detendría y se movería continuamente en la dirección del movimiento.
Las fuerzas equilibradas no hacen que un objeto inmóvil comience a moverse. Además, las fuerzas equilibradas no provocarán un cambio en el movimiento de un objeto en movimiento. Muchos objetos a tu alrededor solo tienen fuerzas equilibradas que actúan sobre ellos. Por ejemplo, una luz que cuelga del techo no se mueve porque la fuerza de gravedad que tira hacia abajo de la luz se equilibra con una fuerza elástica debido a la tensión que tira de la luz hacia arriba. Un nido de pájaro en un árbol y un sombrero que descansa sobre su cabeza también son ejemplos de objetos en los que solo actúan fuerzas equilibradas. Esta figura muestra otro caso en el que las fuerzas sobre un objeto están equilibradas. Como todas las fuerzas están equilibradas, el castillo de naipes no se mueve.
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Resumen de la lección
Las fuerzas que tienen el mismo tamaño pero direcciones opuestas se denominan fuerzas equilibradas . Las fuerzas equilibradas no provocan un cambio en el movimiento de los objetos. Las fuerzas que provocan un cambio en el movimiento de los objetos se denominan fuerzas desequilibradas . Las fuerzas desequilibradas pueden cambiar el movimiento de un objeto de dos formas.
Los resultados del aprendizaje
Una vez que haya completado esta lección, podrá:
- Diferenciar entre fuerzas equilibradas y desequilibradas
- Explica cómo las fuerzas desequilibradas cambian el movimiento de un objeto.
- Describir ejemplos de fuerzas equilibradas y desequilibradas.
Continua con:
- Fuerza Centrípeta: Definición, ecuación y ejemplos
- Resistencia Muscular y Fuerza: Evaluación y diferencias
- Fuerzas intermoleculares: definición, tipos y punto de ebullición
- Lección sobre la fuerza magnética: definición y ejemplos
- Continuo de Fuerza: Uso de la definición, modelo y ejemplos
- Fuerza de Voluntad: Definición, importancia y ejemplos
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