Fuerza Oposta

[jaquecusto]

Este es mi primer post en este prestigioso foro.


Soy brasileño. Mi genealogía se compone familias portuguesas, italianas y españolas. Leí el español con relativa facilidad. Perdóname si mi escritura no parece muy claro.


Le pido permiso para usar las imágenes con el fin de mejorar la comprensión de mis mensajes.


Rezo para examinar el siguiente problema:


En física, se dice que dos direcciones fuerzas iguales y opuestas se anulan entre sí.





Dos atletas oponentes.






Pero esto obliga de hecho se anulan entre sí?


Anular en última instancia significa "aniquilar".


Las fuerzas entre los dos oponentes realmente desaparecen?




Veamos ahora otra figura, a continuación:





Los opositores deciden "a trabajar en el mismo lado", es decir, aplicar sus fuerzas en un resorte en la misma dirección.


Como tal, se dice que las fuerzas de los atletas se suman.


El resorte tiene una propiedad "dinamométrica", esto es, su longitud se reduce debido a la fuerza aplicada.






Ahora vamos a ver una última situación a continuación:





Los atletas están en extremos opuestos de la primavera. Las fuerzas de los atletas están en direcciones opuestas. Sin embargo, la magnitud resultante del resorte es la misma que la situación anterior.


La fuerza de los opositores es, de hecho cancelada?

[Visitante]

Re: Fuerza Oposta

Hola,
A ver si puedo ayudarte,
En física dos fuerzas se anulan si tienen la misma dirección, mismo módulo pero sentido contrario.
Entonces ¿se anulan o no?

[jaquecusto]

Re: Fuerza Oposta

Muchas Gracias, Malevolex!



No hay duda de que en el segundo caso, las fuerzas de los atletas acumulan (suman) en el resorte. La fuerza elástica acumulada en el resorte anula la fuerza de los atletas.




¿Y el tercer caso?
¿La fuerza elástica acumulada en resorte es igual a la fuerza de uno o dos atletas?

[Al2000]

Re: Fuerza Oposta

De uno. No hay diferencia entre el tercer caso y el primero.

Saludos,

$\mathcal A \ell$

[Richard R Richard]

Re: Fuerza Oposta

Hola jaquecusto

llamemos $F_1$ a la fuerza que puede aplicar el atleta color Rojo de masa $m_1$ cuyas zapatillas tienen un coeficiente de rozamiento estático con el suelo $\mu_{e1}$ y $N_1$ a la reacción normal del piso
llamemos $F_2$ a la fuerza que puede aplicar el atleta color Azul de masa $m_2$ cuyas zapatillas tienen un coeficiente de rozamiento estático con el suelo $\mu_{e2}$ y $N_2$ a la reacción normal del piso.
llamemos tambien $F_m$ a la Fuerza que puede aplicar el resorte o muelle

Ahora hagamos los siguientes supuestos para simplificar la exposición

$$m_1=m_2=m$$

$$\mu_{e1}=\mu_{e2}=\mu_e$$

en cualquiera de los esquemas podemos plantear el equilibrio de fuerzas en el eje y o vertical tomando positivo hacia arriba como

$\dst{\sum F_{y1}=0=N_1-m_1g}$

$\dst{\sum F_{y2}=0=N_2-m_2g}$

aplicando la relacion (1) llegamos a

$$N_1=N_2=N=mg$$

por definición la fuerza de rozamiento con el piso será para cada atleta

$F_{r1}=\mu_{e1}N_1$
$F_{r2}=\mu_{e2}N_2$

de acuerdo a (1) y (2)

$$F_{r1}=F_{r2}=F_{r}=\mu_{e}N$$

ahora veamos cual es la máxima fuerza que puede aplicar un atleta en eje x u horizontal

$\dst{\sum F_{x1}=0=F_1-F_r=F_1-\mu_{e}N}$

$\dst{\sum F_{x2}=0=F_2-F_r=F_2-\mu_{e}N}$

de lo que se desprende

[Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida]

Ahora si ataquemos los esquemas

en el primero de tus esquemas

los atletas estan enfrentados entonces sumatoria la fuerzas aplicadas a cada atleta en eje horizontal positivo hacia la derecha

$\dst{\sum F_{x1}=0=F_r-F_2-=\mu_{e}N-F_2}$

$\dst{\sum F_{x2}=0=F_1-F_r=F_1-\mu_{e}N}$

como no hay aceleración de ninguno de los dos atletas concluimos de nuevo que

[Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida]
entonces decimos que la $F_2$ anulo a la $F_1$ y viceversa.





en el segundo esquema

la fuerza que aplica un muelle la conocemos por medio de la Ley de Hooke

$F_m=-k\Delta x$

si llamamos $N_r$ a la reacción de la pared sobre el muelle y como el muelle no acelera

los atletas están en equilibrio si

$\dst{\sum F_{x}=0=F_1+F_2-F_m=2F_1-F_m}$

$$F_m=2F=2\mu_{e}N$$

el muelle está en equilibrio si

$\dst{\sum F_{x}=0=F_m-N_r=2F_1-N_r}$

$$N_r=2F=2\mu_{e}N$$

el resorte se comprime hasta

$$\Delta x = -\dfrac{F_m}{k}=-\dfrac{2F}{k}$$

en el tercer esquema

el atleta Azul esta en equilibrio si

[Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida]

$F_{m2}=F$

el atleta rojo esta en equilibrio si_

[Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida]

$F_{m1}=F$

Y el resorte está en equilibrio si

[Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida]

$F_m=F=F_{m2}=F_{m1}$

el resorte se comprime hasta

$$\Delta x = -\dfrac{F_m}{k}=-\dfrac{F}{k}$$

entonces comparando (8) con (9) lo acumulado en el resorte es solo lo de uno de los atletas.


Pd: Al o a mi me sobra tiempo o sabes resumir muy bien

Saludos $\mathbb {R}^3$

[Al2000]

Re: Fuerza Oposta

Es la misma vieja pregunta en la cual se muestra un dinamómetro en posición horizontal con un extremo sujeto a una pared y del otro extremo jala una fuerza "F". Todo mundo está de acuerdo en que el dinamómetro marca "F". Pero cuando se muestra el mismo dinamómetro en posición horizontal pero ahora se aplican sendas fuerzas "F" jalando de cada extremo, entonces muchos vacilan y piensan que el dinamómetro marcará "2F" sin percatarse de que ambos casos son idénticos, pues la pared en el primer caso ejerce una fuerza "F"

Saludos,

$\mathcal A \ell$

[jaquecusto]

Re: Fuerza Oposta

Muchas gracias a todos. Erróneamente, pensé que la fuerza de los atletas en el resorte, en qualquier situación, siempre añadieron.
De todos modos, parece erróneo decir que las fuerzas (de los atletas que se oponen) se anulan. De hecho, las fuerzas están equilibradas.

[visitante20160513]

Re: Fuerza Oposta

Cierto, una fuerza anulada no es lo mismo que una fuerza equilibrada.

Salu2, Jabato.

[jaquecusto]

Re: Fuerza Oposta

En física, se suele decir que dos fuerzas iguales y de sentidos opuestos se equilibran.





Bueno ...


¡Encontramos un problema!


¡Dos fuerzas iguales en sentidos opuestos se equilibran solamente si se están aplicando en el mismo eje!

[Richard R Richard]

Re: Fuerza Oposta

En física, se suele decir que dos fuerzas iguales y de sentidos opuestos se equilibran.
Bueno ...¡Encontramos un problema!

¡Dos fuerzas iguales en sentidos opuestos se equilibran solamente si se están aplicando en el mismo eje!

Hasta ahora los ejemplos que habías planteado todas las fuerzas eran colineales.

pero si no se aplican sobre el mismo eje entonces para verificar que el sistema de fuerzas esta en equilibrio es necesario aplicar las fórmulas de la dinámica de rotación

los pares de fuerza seran

$\vec{M_i}= \vec{R_i}\times\vec{F_i}$


el equilibrio de momentos se plantea como

$\dst\sum \limits_{i=1}^n \vec {M_i}=\vec 0$

y en el caso que no haya equilibrio si el sistema tiene momento de inercia $I$ rotará con aceleración angular $\alpha$ ,

$\dst\sum \limits_{i=1}^n \vec {M_i}=I\vec{\alpha}$



Pd si quieres puedes editar tu mensaje, ve a modo avanzado, haz click en gestionar archivos adjuntos , y elimina o cambia las imagenes que no necesites.

[skynet]

Re: Fuerza Oposta

jaquecusto ... lo de que dos fuerzas iguales y opuestas se anulan significa que no cambian la velocidad del centro de masas del cuerpo en donde se aplican.

.... pero, si no es un sólido rígido, sí pueden deformarlo, ese es el caso del muelle ..... también pueden producir rotación, este es el segundo caso que has puesto .... pero, en ambos casos el centro de masa no cambia su velocidad.