Fisica General Burbano

94 FUERZA Y MASA. LAS TRES LEYES DE NEWTON. ESTÁTICA DE LA PARTÍCULA
En definitiva, hemos dicho repetitivamente que la fuerza era la acción de un cuerpo sobre otro
y además que tiende a hacer que se mueva el cuerpo en la dirección de su acción sobre él, pudiéndose
decir:
«Las interacciones entre los cuerpos se describen con el concepto de FUERZA, gozando ésta
de los atributos: módulo, dirección y sentido; son por tanto magnitudes vectoriales».
V – 4. Principios que impone la Naturaleza en el estudio de las fuerzas
La observación y comprobación experimental del comportamiento vectorial de las fuerzas, nos
lleva a establecer unos PRINCIPIOS que se verifican en todos los casos independientemente de la naturaleza
u origen de esas fuerzas:
Fig. V-1.– Equilibrio.
Fig. V-2.– Las fuerzas se suman
como vectores.
Fig. V-3.– Las fuerzas son vectores
deslizantes. Los tres sistemas son
equivalentes.
1) Dos fuerzas iguales, de la misma dirección y sentido contrario se anulan si sus puntos de
aplicación están unidos rígidamente (Fig. V-1).
2) Dos fuerzas concurrentes en un punto producen el mismo efecto que otra fuerza, cuyo módulo
y dirección son los de la diagonal del paralelogramo construido con las dos fuerzas
como lados (Fig. V-2). De forma más general: Las acciones de varias fuerzas que actúan sobre
un punto material se superponen sin modificar el efecto que cada una de ellas produciría
independientemente.
3) Si varias fuerzas actúan sobre un cuerpo y éste se encuentra en equilibrio es que una de
ellas es igual y de sentido contrario a la resultante de las demás.
Un TEOREMA muy importante consecuencia del primer principio es:
Una fuerza se puede deslizar a lo largo de su propia dirección si los puntos de aplicación
están unidos rígidamente; es decir: LAS FUERZAS SON VECTORES DESLIZANTES.
Queremos demostrar que la fuerza F la podemos trasladar al punto O′ (Fig. V-3).
Apliquemos a O′ dos fuerzas iguales a F, una de su mismo sentido, F 1 , y otra del contrario, F 2 .
La F se anula con la F 2 por el principio enunciado, quedando exclusivamente la F 1 .
Llamamos FUERZAS CONCURRENTES a aquellas cuyas líneas de acción pasan por un punto. Las
fuerzas que actúan sobre la partícula son totalmente concurrentes; en el caso de actuar sobre un
objeto no puntual, y no ser concurrentes, veremos más adelante como se calcula la fuerza resultante
y como en general, aparece una nueva magnitud física llamada MOMENTO responsable del
movimiento de rotación del sólido.
V – 5. Composición de fuerzas
Componer fuerzas es hallar una fuerza, resultante, que produce los mismos efectos que las
componentes, cuando actúan simultáneamente.
La composición de fuerzas obedece a las mismas leyes que la composición de vectores (Cap. II);
teniendo siempre en cuenta que éstas son vectores deslizantes. Estudiemos, por ahora, los siguientes
casos:
a) FUERZAS EN LA MISMA DIRECCIÓN: La resultante de varias fuerzas de la misma dirección es otra
fuerza de la misma dirección y cuyo módulo es la suma o diferencia de los módulos, según que las
componentes sean del mismo o distinto sentido.
b) FUERZAS CONCURRENTES: No es necesario que las propias fuerzas concurran; basta con que lo
hagan sus prolongaciones. Se trasladan las fuerzas a un punto común, por deslizamiento (Fig. V-
4); y luego, si interesa, se traslada su resultante hasta un punto O del cuerpo. Si las fuerzas son más
de dos, se repite esta construcción con todas las fuerzas dadas y las resultantes parciales, hasta obtener
la resultante única.
c) FUERZAS PARALELAS Y DEL MISMO SENTIDO*: La resultante de dos fuerzas paralelas y del mismo
sentido, es otra fuerza paralela a ellas y del mismo sentido, cuyo módulo es la suma de los módulos,
y cuya línea de acción, situada entre las dos fuerzas, divide al segmento que las une en partes
inversamente proporcionales a las componentes.
En efecto: en el sistema de fuerzas F y F′ (Fig. V-5), podemos aplicar en sus orígenes, A y B,
dos fuerzas –f y f sin que se alteren los efectos del sistema. Al componer F con –f y F′ con f, obtenemos
R 1 y R 2 ; que trasladadas al punto C de concurrencia, las descomponemos en dos direcciones
paralelas a las primitivas y volvemos a encontrarnos en C, con las fuerzas f y –f, que se anulan,
y las F y F′ (CE y CD) que se suman produciendo R.
R = F + F′
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Fig. V-4.– Composición de fuerzas
concurrentes.
* Necesitamos realizar este estudio referente a la DINÁMICA DEL SÓLIDO RÍGIDO, porque para el análisis del punto de aplicación
del PESO (CENTRO DE GRAVEDAD) para sólidos en presencia de la Tierra, reducimos a tales objetos a partículas situadas en tal
punto, y de igual masa.