Componentes de una fuerza

OBJETIVO DE LA PRÁCTICA

Esta práctica está dirigida para los alumnos de tercero de la ESO de Dinámica. Observaremos en un montaje sencillo como una fuerza se puede descomponer en la suma de dos, tres, o más fuerzas.

MATERIALES NECESARIOS

• Anilla
• Base soporte
• Dinamometro de 1 N
• Juego de pesas
• Nivel
• Nuez doble (4)
• Polea con vástago (2)
• Portapesas (2)
• Rodillo de 200 g
• Tornillo de mesa (3)
• Varilla eje
• Varilla soporte (2)
• Varilla soporte de 250 mm
• Varilla soporte roscada

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Una fuerza se puede descomponer en suma de dos, tres o más fuerzas. Si la fuerza f en el espacio la descomponemos en tres fuerzas perpendiculares entre sí, a éstas las llamaremos componentes ortogonales de

Empleando un sistema rectangular de coordenadas, vendrá dado por  como se ve en la figura 2. Consideramos los vectores unitarios,  de módulo unidad, en dirección de los ejes coordenados y sentido positivo. Las componentes se escribirán:

donde son números que representan el módulo de las componentes, por lo que

Si se dan las componentes de una fuerza, su módulo se obtendrá como se indica a continuación:

Teniendo en cuenta la fórmula [2]:

Por lo mismo,

con lo que en la [3] se obtiene

Cuando el módulo de una de las componentes sea nulo, por ejemplo,f(2). = O, la [2]queda convertida en

Que es el caso particular de una fuerza en el plano definido por los ejes de la x y de las y.

INSTRUCCIONES PARA REALIZAR LA PRÁCTICA

Realizar el montaje de la figura 1 y tantear las pesas de los portapesas para que las cuerdas queden perpendiculares.

(Podemos auxiliamos con la escuadra de nivel)

Realizar la lectura del dinamómetro, y el valor de las pesas dará el valor de las componentes. Aplicando la [4]

se obtiene el valor del módulo f Comparar con el peso del rodillo.

Si se baja el eje tambor, de forma que f se mueva dentro de un mismo plano, hasta conseguir que se encuentren en un mismo plano, entonces .f(z)se anula y la [5] se convierte en

OBSERVACIONES

En esta práctica, en vez de trabajar con las componentes, se hace con las componentes de la reacción R. Ello es debido a que el sistema debe permanecer en equilibrio.

VIDEO DE LA PRÁCTICA