1.2. Plano horizontal
El caso más simple de sistema dinámico que podemos encontrar es aquél en el que un cuerpo se mueve sobre un plano horizontal con una fuerza F actuando sobre él. Además de dicha fuerza, en un problema de este tipo siempre actuarán dos fuerzas más:
- El peso (p), que en este tema representaremos preferiblemente por su valor m·g. Siempre tendrá dirección vertical y hacia abajo.
- La normal (N), correspondiente a la fuerza de reacción de la superficie sobre la que se apoya el cuerpo. En este caso su dirección será, como su nombre indica, perpendicular a la superficie. En el caso de un plano horizontal siempre será vertical y hacia arriba.
Una vez identificadas las fuerzas, escogemos el sistema de referencia, que según se señaló deberá corresponder con la dirección del movimiento, en este caso horizontal-vertical.
El esquema general correspondiente a este tipo de movimiento se muestra a continuación:
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| Imagen 8 de elaboración propia |
El siguiente paso es descomponer aquellas fuerzas cuya dirección no coincida con alguno de los ejes coordenados en sus componentes cartesianas. En este caso, la única fuerza que no coincide es la fuerza F, por lo que procedemos a descomponerla en sus componentes Fx y Fy.
El nuevo esquema con las fuerzas descompuestas en sus ejes quedaría como sigue:
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| Imagen 9 de elaboración propia |
Ya sólo queda escribir las ecuaciones del movimiento en cada uno de los ejes, teniendo en cuenta que en el eje y el cuerpo no presentará aceleración por encontrarse sobre un plano. Según esto, las ecuaciones serían:
Ejemplo o ejercicio resuelto
Sobre un objeto de masa 2 kg situado en un plano horizontal se ejerce una fuerza externa de 10 N aplicada con un ángulo de 45º respecto a la horizontal.
a) Dibuja el diagrama de fuerzas correspondiente a esta situación y las ecuaciones del movimiento.
b) Calcula el valor de la fuerza normal.
c) Calcula la aceleración que adquirirá el cuerpo por acción de dicha fuerza.
AV - Pregunta de Selección Múltiple
Si al cuerpo del problema resuelto anterior se le aplica una fuerza de 20 N con un ángulo de 35º, el valor de la Normal y de su aceleración serán, respectivamente:
16.24 N y 8.19 m/s2
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8.13 N y 8.19 m/s2
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16.24 N y 5.21 m/s2
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