Es momento de aplicar las Leyes del movimiento en la resolución de problemas, sabiendo que estamos en presencia de una fuerza F siempre será el resultado de la suma vectorial de todas las fuerzas que intervienen en el cuerpo y que la masa debe ser la masa total del cuerpo. Es por ello que al momento de resolver problemas de este tipo es bueno tomar en cuenta las siguientes recomendaciones:

Primeramente, debemos identificar el cuerpo al que le aplicaremos la ley, observando también los objetos que estén cercanos, ya que estos también ejercen fuerzas sobre dicho cuerpo.

Luego se deben seleccionar los ejes de coordenadas de forma correcta, precisando el origen y orientando los ejes, usando como origen el punto donde se encuentran aplicadas las fuerzas. El eje X debe estar paralelo al plano donde se ubica el cuerpo y el eje Y debe ser perpendicular.

Se deben realizar diagramas de cuerpo libre de manera individual, es decir para cada cuerpo, mostrando todas y cada una de las fuerzas que actúan sobre él, representándolas de manera vectorial.

Hallar los componentes de las fuerzas a lo largo de los ejes, aplicando la segunda Ley de Newton, resolviendo las ecuaciones resultantes.

Veamos un ejemplo sencillo, un problema de movimiento de un cuerpo en reposo sobre un plano inclinado, el cual dice de la manera siguiente:

En este problema es recomendable seleccionar el eje X del referencial paralelo al plano inclinado y el eje Y perpendicular, quedándonos un diagrama de cuerpo libre de esta forma:

N: Es la fuerza normal, se trata de la fuerza que ejerce el plano sobre el objeto.

P: Es el peso del cuerpo, es la fuerza con que la tierra atrae los objetos hacia su centro, es un vector dirigido hacia abajo.

T: Es la tensión, es la fuerza que la cuerda ejerce sobre el bloque.

Px: Componente de P en el eje X.

Py: Componente de P en el eje Y.

El ángulo que se forma entre el plano inclinado y el plano horizontal es el mismo que forma el vector peso del cuerpo con el eje vertical, esto se debe a que todos lados son perpendiculares.

Aplicando la segunda Ley de Newton tenemos que:

Ahora determinamos las ecuaciones para cada uno de los ejes.

En la dirección del eje X

Como el cuerpo se encuentra en reposo, es decir que la aceleración es igual a cero, por lo que la ecuación nos queda de la siguiente manera:

Debido a que la tensión es igual a la componente del peso en X, al obtener el valor de Px estaríamos obteniendo también el valor que nos piden de la tensión.

Ahora nos corresponde determinar el valor de la fuerza normal, para ello determinamos las componentes en el eje Y.

En conclusión, podemos decir que la tensión que presenta la cuerda es igual a 49 N y que la fuerza normal que ejerce el plano sobre objeto es de 85 N.

Como segundo problema resolveremos un sistema de cuerpos suspendidos, unidos por un hilo que pasa mediante una polea de masa despreciable.

Primeramente, realizamos el diagrama de cuerpo libre, individual para cada una de las masas.

Analizando el diagrama suministrado por el problema, podemos ver que el bloque 1 va en ascenso por lo que:

Ahora estudiando el bloque 2, vemos que este va en descenso, por lo tanto

Si asociamos ambas ecuaciones y formamos un sistema de ecuaciones con dos incógnitas, resolvemos sumando miembro a miembro ambas ecuaciones y sacando factor común a.

Del resultado obtenido de la resolución del sistema de ecuaciones vamos a despejar a, obteniendo de esta manera la ecuación 3.

Es decir que la ecuación nos queda de la siguiente manera:

Ahora calculamos la tensión de la cuerda, para ello utilizamos la ecuación 1 y despejamos T.

Por lo tanto, la aceleración del sistema es de 5,88 m/s2 y la tensión de la cuerda es de 15,68 N.

Este tipo de problemas tiene mucha aplicabilidad en nuestra vida cotidiana, aunque pocas veces nos demos cuenta, es un tema muy importante para carreras como ingeniería y ciencias, aunque se pueda ver algo tedioso y difícil, de verdad que es muy interesante. Ya para despedirme espero que el tema sea del agrado de los lectores y una vez más los invito a dejar sus comentarios, opiniones y aportes significativos que ayuden a la ampliación del tema y que genere un debate crítico y enriquecedor para la satisfactoria divulgación del conocimiento científico.

Brett, E & Suárez, W. (2000). Teoría y práctica de física. Caracas: Distribuidora escolar, S.A.

Figuera, J. (2009). Física, Texto y problemario. Caracas: Ediciones CO-BO.

Figueroa, D. (2006). Dinámica. Caracas: Douglas Figueroa.

Nota: Todos los diagramas y ecuaciones presentados en esta publicación son diseñados y editados por mi persona utilizando elementos e imágenes del programa Microsoft Power Point.