CUERPOS EN EQUILIBRIO - FÍSICA
Summary
TLDREl curso de física explica el concepto de cuerpo en equilibrio a través de la interacción de fuerzas vectoriales. Se describe cómo la fuerza, medida en newtons, provoca movimiento y cómo la suma de fuerzas en direcciones contrarias puede resultar en un equilibrio donde la fuerza resultante es cero. Se utilizan ejemplos prácticos para ilustrar cómo se calcula la fuerza resultante y cómo se determina si un cuerpo está en equilibrio, destacando la importancia de las fuerzas iguales y contrarias para alcanzar el equilibrio.
Takeaways
- 📚 La fuerza es una magnitud vectorial que mide la interacción entre dos cuerpos y se expresa en newtons.
- 🔍 Cuando se aplica una fuerza a un objeto en reposo, puede resultar en el movimiento del objeto.
- ⚖️ La intensidad de la fuerza aplicada afecta la rapidez del movimiento, no su dirección.
- 🤼♂️ Al considerar dos fuerzas ejercidas en direcciones contrarias, se produce una lucha donde la fuerza más fuerte determina el movimiento resultante.
- 📊 La sumatoria de fuerzas se utiliza para entender cómo interactúan las fuerzas ejercidas sobre un objeto.
- ➡️ Se asignan signos positivos a las fuerzas hacia la derecha y negativos a las hacia la izquierda para la sumatoria de fuerzas horizontales.
- 🏋️♂️ Cuando la fuerza ejercida por dos personas es igual en magnitud pero en direcciones contrarias, el objeto se encuentra en equilibrio.
- 🧭 El equilibrio se alcanza cuando la sumatoria de las fuerzas ejercidas sobre un cuerpo es cero, independientemente de la velocidad constante del objeto.
- 🔄 Conocer el equilibrio de un cuerpo es útil para determinar la magnitud de las fuerzas ejercidas cuando el objeto no se mueve.
- 📐 Los diagramas de cuerpos libres ayudan a visualizar y calcular las fuerzas ejercidas en diferentes direcciones para alcanzar el equilibrio.
Q & A
¿Qué es una fuerza según el video?
-Una fuerza es una magnitud vectorial que mide la interacción entre dos cuerpos y se representa mediante un vector, teniendo en cuenta su magnitud, dirección y sentido. La unidad de medida de la fuerza en el sistema internacional es el newton.
¿Qué sucede si se aplican 20 newtons a un objeto en reposo?
-Si se aplican 20 newtons a un objeto en reposo, se producirá movimiento en dicho objeto.
¿Cómo afecta la magnitud de la fuerza en el movimiento de un objeto?
-Si se aplica una fuerza mayor, como 40 newtons en lugar de 20, el efecto será el mismo (movimiento), pero el objeto se moverá de manera más rápida debido a la mayor intensidad de la fuerza.
¿Qué ocurre cuando se aplican dos fuerzas en direcciones opuestas a un objeto?
-Cuando se aplican dos fuerzas en direcciones opuestas, se produce una 'lucha' entre las fuerzas, y la fuerza resultante dependerá de cuál es mayor. La suma de fuerzas indicará hacia qué dirección se moverá el objeto.
¿Cómo se representan las fuerzas en direcciones opuestas?
-Las fuerzas hacia la derecha se representan con un signo positivo, mientras que las fuerzas hacia la izquierda se representan con un signo negativo.
¿Qué es un cuerpo en equilibrio según el video?
-Un cuerpo está en equilibrio cuando la sumatoria de todas las fuerzas aplicadas sobre él es igual a cero. Esto puede suceder cuando las fuerzas que se ejercen son iguales en magnitud pero en direcciones opuestas, o cuando el objeto se mueve a velocidad constante.
Si una persona aplica 35 newtons de fuerza a la derecha y el objeto está en equilibrio, ¿qué fuerza se aplica hacia la izquierda?
-Si el objeto está en equilibrio y una persona aplica 35 newtons hacia la derecha, la fuerza aplicada hacia la izquierda debe ser también de 35 newtons, pero en dirección contraria.
En el ejemplo de tres personas, ¿cómo se determina la fuerza que ejerce la persona de la derecha?
-Si dos personas ejercen una fuerza combinada de 12 newtons y 36 newtons hacia la izquierda, la persona de la derecha debe ejercer una fuerza de 48 newtons hacia la derecha para que el sistema esté en equilibrio.
¿Cómo se suman las fuerzas cuando hay fuerzas verticales involucradas?
-Cuando hay fuerzas verticales, las fuerzas que van hacia arriba se consideran positivas y las que van hacia abajo se consideran negativas. Si el cuerpo está en equilibrio, la suma de las fuerzas hacia arriba debe igualar a la suma de las fuerzas hacia abajo.
¿Cómo se resuelve una ecuación de equilibrio con fuerzas verticales en el último ejemplo?
-En el último ejemplo, se igualan las fuerzas hacia abajo con las fuerzas hacia arriba. Si hay una fuerza de 36 newtons hacia abajo y dos fuerzas hacia arriba de 10 y 20 newtons, la ecuación se resuelve igualando la suma de las fuerzas hacia arriba con la fuerza hacia abajo, resultando en una fuerza de 12 newtons.
Outlines
📚 Conceptos Básicos de Fuerza y Equilibrio
Este primer párrafo introduce los conceptos fundamentales de la física que se estudiarán en la parte 5 del curso de física. Se explica que la fuerza es una magnitud vectorial que miden la interacción entre dos cuerpos y se representa con un vector, teniendo en cuenta su magnitud, dirección y sentido. La unidad de medida es el newton. Se ilustra con ejemplos cómo la fuerza puede causar movimiento y cómo la intensidad de la fuerza afecta la rapidez del movimiento. Además, se introduce el concepto de sumatoria de fuerzas, que es el análisis de cómo interactúan las fuerzas ejercidas sobre un objeto, como una caja, en direcciones contrarias. Se utiliza el ejemplo de dos personas ejerciendo fuerzas de diferente magnitud para demostrar cómo se calcula la fuerza resultante y cómo se determina quién 'gana' en la lucha de fuerzas. Finalmente, se plantea la situación de equilibrio donde la sumatoria de fuerzas es cero, lo que significa que el objeto no se mueve y las fuerzas ejercidas son iguales pero en direcciones opuestas.
🔍 Aplicaciones del Equilibrio y la Sumatoria de Fuerzas
En el segundo párrafo se exploran aplicaciones prácticas del concepto de equilibrio y la sumatoria de fuerzas. Se discute cómo, cuando un objeto está en equilibrio, las fuerzas ejercidas sobre él son iguales y opuestas, lo que resulta en una sumatoria de fuerzas nula. Esto es útil para determinar la magnitud de una fuerza desconocida cuando se sabe que hay equilibrio. Se presentan ejemplos donde se calculan las fuerzas ejercidas por diferentes personas sobre una caja en equilibrio, demostrando cómo se pueden igualar las fuerzas para encontrar la fuerza que falta. También se menciona cómo se representa gráficamente la sumatoria de fuerzas con diagramas de cuerpo libre y cómo se resuelven ecuaciones para encontrar fuerzas desconocidas en situaciones de equilibrio, tanto en fuerzas horizontales como verticales.
📐 Ejemplos de Cálculo de Fuerzas en Equilibrio
El tercer párrafo se enfoca en ejemplos específicos de cálculo de fuerzas cuando un objeto está en equilibrio, tanto en fuerzas verticales como horizontales. Se describen situaciones donde se equilibra la fuerza de una persona contra la combinación de fuerzas de otras dos personas, y cómo se resuelven estas situaciones como ecuaciones de primer grado para encontrar la fuerza desconocida. Se ilustra cómo se suman las fuerzas que actúan en la misma dirección y se restan las fuerzas opuestas para encontrar la fuerza resultante. Se enfatiza la importancia de entender que, en equilibrio, las fuerzas netas actúan como cero, lo que permite resolver por ejemplos donde se conoce una fuerza y se necesita encontrar otra para mantener el equilibrio.
Mindmap
Keywords
💡Fuerza
💡Magnitud vectorial
💡Newton
💡Sumatoria de fuerzas
💡Equilibrio
💡Dirección
💡Sentido
💡Fuerza resultante
💡Movimiento
💡Diagrama de cuerpo libre
Highlights
El concepto de fuerza es una magnitud vectorial que mide la interacción entre dos cuerpos y se representa con un vector.
Un vector tiene magnitud, dirección y sentido, y la unidad de medida para la fuerza es el newton.
Al aplicar 20 newtons a un objeto en reposo, se genera movimiento. Si la fuerza aumenta, el objeto se mueve más rápido.
Cuando se aplican dos fuerzas en direcciones contrarias, es necesario determinar la sumatoria de fuerzas para ver cuál prevalece.
Las fuerzas hacia la derecha se consideran positivas y las fuerzas hacia la izquierda, negativas para facilitar el cálculo de la sumatoria.
En un ejemplo, si se aplican 20 newtons hacia la derecha y 40 newtons hacia la izquierda, la fuerza resultante será -20 newtons (hacia la izquierda).
Cuando las fuerzas aplicadas son iguales pero en direcciones opuestas, la sumatoria es cero, lo que significa que el cuerpo está en equilibrio.
El equilibrio también puede ocurrir cuando un objeto se mueve a velocidad constante, no solo cuando está en reposo.
Si se sabe que un objeto está en equilibrio y una persona ejerce 35 newtons hacia la derecha, la otra persona debe ejercer 35 newtons hacia la izquierda.
En un ejemplo con tres personas, dos fuerzas de 12 y 36 newtons suman 48 newtons, lo que debe igualarse a la fuerza de la persona en la dirección contraria para mantener el equilibrio.
En fuerzas verticales, el principio del equilibrio también aplica: la suma de las fuerzas hacia arriba y hacia abajo debe ser cero.
Un ejemplo vertical muestra que, si hay una fuerza de 80 newtons hacia abajo, debe haber una fuerza de 40 newtons hacia arriba para mantener el equilibrio.
En otro ejemplo, se muestra que si una fuerza de 36 newtons está hacia abajo, la sumatoria de fuerzas hacia arriba debe igualar este valor para mantener el equilibrio.
El equilibrio de fuerzas se puede representar con ecuaciones simples, donde se igualan las fuerzas opuestas.
El concepto de equilibrio es esencial para entender cómo interactúan las fuerzas en diferentes situaciones, tanto horizontales como verticales.
Transcripts
en la parte 5 del curso de física vamos
a trabajar el concepto de cuerpo en
equilibrio antes de eso tenemos que
repasar que hemos trabajado antes es el
concepto de fuerza recuerda que fuerza
es una magnitud vectorial que mide la
interacción que se da entre dos cuerpos
y se representa mediante un vector y que
cuando hablamos de un vector tenemos que
tener en cuenta la magnitud la dirección
y el sentido también recordemos que la
unidad de medida internacional para esta
magnitud es el newton entonces qué pasa
si por ejemplo a esa persona que está en
la caja y aplicó 20 newtons pues lo que
producirá esa fuerza es un movimiento
recuerde que cuando yo tengo un objeto
en reposo y aplicó en una fuerza uno de
esos resultados puede ser la del
movimiento de ese objeto y qué pasa si
yo aplico una fuerza más intensa como
por ejemplo en este caso 40 newtons pues
el efecto va a ser el mismo solo que lo
va a hacer de una manera más rápida
pero entonces qué pasaría si nosotros
estuviéramos hablando de no sólo una
fuerza ejercida sobre esa caja que en
este caso es nuestro objeto sino que
estamos hablando de dos fuerzas pero
además de eso esas fuerzas son en
direcciones contrarias se volvería como
una especie de lucha en la que
tendríamos que definir quién es más
fuerte y quien aplicó mayor fuerza para
saber quién gana en realidad cuando
hacemos este ejercicio de aplicar dos
fuerzas y lo llama lo llamamos la
sumatoria de fuerzas una sumatoria de
fuerzas es mira cómo interactúan estas
puestas en ese objeto que estamos
mirando recuerda que el objeto que
estamos observando es nuestro enfoque es
la caja supongamos que las
magnitudes perdón los vectores que van
hacia la derecha que representan las
fuerzas hacia la derecha les vamos a
poner o asignar un signo positivo y por
el contrario las que van de izquierda a
derecha vamos a mirarlas con símbolo
negativo esto para que lo hacemos porque
nosotros vamos a trabajar sumatoria de
fuerzas horizontales para explicar el
ejemplo de la caja
existen sumatoria de fuerzas en todas
direcciones sólo que en este caso nos
vamos a centrar en las horizontales por
eso para nosotros repito va a ser
derecha positiva las directa y las
fuerzas que van hacia la izquierda
negativas entonces vamos a poner un
ejemplo digamos que los dos se están
debatiendo y uno de ellos en la persona
de rojo ejerce una fuerza de 20 mil
newtons y la persona de amarillo una de
40 y otras quien ganaría
en este caso obviamente ganaría el de
amarillo porque la fuerza que ejerce es
más fuerte pero en física como
estudiamos esa sumatoria de fuerzas
cuando hacemos de la siguiente manera
vamos a establecer una ecuación donde 20
newtons positivo debido a que dar va
hacia la derecha menos 40 minutos que es
una fuerza con dirección contraria hacia
la izquierda nos daría como fuerza
resultante menos 20 minutos quiero
recordarles que ese menos 20 minutos
significa que esos 20 minutos va hacia
la izquierda así es que representó la
victoria de la persona de amarillo
miremos otro ejemplo
en este caso es lo mismo dos personas
enfrentándose en fuerza con el objeto de
la caja en la persona de la derecha de
la izquierda perdón tiene ejerce una
fuerza en 50 newtons y el de rojo una de
15 minutos en este caso creo que el
resultado es más obvio y es mucho mayor
entonces en este caso como sería la
sumatoria de fuerzas horizontales en
este caso estaríamos hablando de 50 mil
2 positivo menos 15 newtons negativos y
la fuerza resultante sería un vector a
la derecha con 35 minutos
que se para de acuerdo a esos ejemplos
que miramos vamos a estudiar el concepto
de cuerpo en equilibrio
ya sabemos que existen una sumatoria de
fuerzas y que estamos trabajando la
sumatoria de fuerzas de izquierda y
derecha pero qué pasa si en esa lucha de
esas dos personas en mirar quién es el
más fuerte resulta que llega un momento
donde la caja no se mueve porque las
fuerzas que ellos ejercen es la misma
en ese caso miremos este ejemplo digamos
que la persona de rojo ejerce una fuerza
de 20 newtons y la de amarillo también
cuando vamos a hacer la fuerza la
sumatoria de fuerzas sería 20 newtons
que representaría la fuerza de la
persona de rojo menos 20 minutos de la
persona de amarillo recuerden que ese
menos es por la dirección contraria es
decir hacia la izquierda la fuerza
resultante sería 0 newtons y por eso es
que cuando yo tenga un cuerpo en el que
se le están ejerciendo distintas fuerzas
pero las sumatorias a la suma de esas
fuerzas es cero es cuando nosotros
llamamos que un cuerpo decimos que uno
está en equilibrio esto también puede
pasar cuando hay una velocidad constante
entonces por qué sirve conocer que un
cuerpo están en clic vamos a poner la
siguiente situación digamos que sabemos
que estos dos están bien batallando con
esa caja pero esa caja está en
equilibrio tenemos que saber que que si
hay equilibrio en el objeto que estoy
observando que las fuerzas que están
ejerciendo estaremos en equilibrio
significa que deben ser iguales entonces
yo ya sé que el resultado de esa
interacción de fuerzas es cero pero
digamos que otro dato que tengo es que
la persona de rojo tiene una fuerza de
35 minutos la pregunta sería bueno
entonces cuál es la fuerza que ejerce la
persona de amarillo en este caso
sabiendo que sé que están equilibrio
pues podemos igualar las fuerzas porque
se supone que si la sumatoria de fuerzas
es cero es porque las dos fuerzas que
están ejerciendo son iguales pero en
direcciones contrarias
eso me implica a mí que la fuerza que
ejerce la persona de amarillo tiene que
ser igual o sea 35 minutos la única
diferencia es que es 35 newtons a la
izquierda
ahora miremos de este segundo ejemplo
ahora en este caso es lo mismo hay una
batalla entre tres personas dos a la
izquierda y una a la derecha pero por
más que sean dos personas cuando van a
hacer el movimiento de caja sigue en
equilibrio resulta que acá como está en
equilibrio podemos decir que la
sumatoria de fuerzas va a ser cero
metros pero también sabemos que la
fuerza de una de las personas desde
trans de newtons y la otra es de 36
minutos la pregunta sería entonces cuál
es la fuerza que ejerce la persona de la
derecha pues en este caso podemos
suponer que es más fuerte porque no le
pudieron ganar dos personas si hacemos
el ensayo utilizamos eso de que está en
equilibrio sabemos que las dos fuerzas
las podemos igualar y eso quiere decir
que 12 minutos más 36 newtons que son la
fuerza que está ejerciendo las dos
personas es lo mismo que ejerce efe para
que puedan estar en equilibrio en este
caso como las dos fuerzas 12 minutos y
36 newtons están ejerciendo hacia el
mismo lado hacia la misma dirección yo
los puedo fumar y estaría hablando de
una fuerza
48 minutos por lo tanto y esto implica
que debe ser 48 minutos para que el
sistema esté en equilibrio
bien entonces
se tenía un diagrama de cuerpo libre
tres fuerzas dos fuerzas a la derecha
977 de 30 metros y la idea es averiguar
la fuerza que está indicada acá
conociendo que el cuerpo está incluido
sumatoria de fuerzas de 0 minutos
entonces en este caso recordemos x
y
nosotros
la derecha va a ser las
[Música]
en este caso estaríamos hablando de
fuerzas
empezamos
en minutos
[Música]
entonces
y se supone que esta fuerza
la dirección que es hacia la derecha la
sumamos secundaria
por lo tanto
la fuerza f en este caso va a ser 100
minutos
a la manera izquierda
bueno este es un ejemplo de fuerzas en
este caso
está en equilibrio y la diferencia es
ejercicio anteriores las fuerzas no
están hacia arriba y el trabajo las que
habíamos hecho antes eran una suma de
fuerzas horizontales pero en este caso
estamos hablando de una fuerza vertical
trabajando con una bolsa vertical los
vectores las fuerzas que van a ser
rivales como positivas y respuestas que
van a ser vamos a tomar comunicación
pero si el cuerpo está en equilibrio se
sigue cumpliendo de que no es una
historia de las fuerzas sigue 6 % 0
nietos sólo que ahora cuando vamos a
igualar las fuerzas cuando las fuerzas
que van hacia abajo con las fuerzas que
van
en este caso vamos a trabajar las que
van hacia abajo sólo hay una genética
sería entonces
y las que van hacia arriba en este caso
son efe no las conozco sólo sé que son
iguales
efe entonces en este caso es como si
estuvieras en una ecuación de primer
grado 80 simplemente lo vamos a bajar
y acá efe efe estaríamos hablando de 2
efe
este 80
multiplicando nosotros a dividir nos
quedaría 180 minutos
2
80 / 2 es decir la mitad nos darían
40 metros y ese va a ser el valor de la
fuerza eso quiere decir que tanto la
fuerza de acá como la fuerza de acá son
de 40 metros y allí queda establecido
equilibrio
bien vamos con el último ejemplo de
nuevo sigue siendo un sistema de la
sumatoria de fuerzas verticales
recuerda
empezamos
10 miembros entonces en este caso
hacemos lo mismo y hacia abajo vamos a
mirar que queda que en este caso
igualamos las fuerzas de abajo
en caso de las fuerzas de abajo en este
caso sólo hay una que sería
3 efe
finlandia arriba teoría en dos que
siguiente
diez minutos más 20
como estas dos fuerzas van a la misma
derecha hacia arriba no las pudo sumar
yo estaré acá la dejo igual
y al caminar ya 36 minutos
vuelvo y tratamiento como esto es como
si estuviéramos trabajando con una
ecuación de primer grado este 3 está
multiplicando y lo pasaríamos
lo que nos daría que la fuerza es igual
a 36
/
el resultado en este caso nos daría 36 y
23
y el resultado en este caso va a ser 12
newtons
eso implica que aquí está este de acá
doce nietos
que an unificarse con 3 nos daría los 36
para formar el ocurrir
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