Diagramas de Cuerpo Libre, Tutoriales con Ejemplos y Explicaciones
¿Qué es un Diagrama de Cuerpo Libre?
El diagrama de cuerpo libre te ayuda a entender y resolver problemas estáticos y dinámicos que involucran fuerzas. Es un diagrama que incluye todas las fuerzas que actúan sobre un objeto dado sin los otros objetos en el sistema. Primero necesitas comprender todas las fuerzas que actúan sobre el objeto y luego representarlas con flechas en la dirección de la fuerza a dibujar.
Ejemplos de Diagramas de Cuerpo Libre con Explicaciones Detalladas
Ejemplo 1: Un libro sobre una mesa
En este ejemplo, hay dos fuerzas que actúan sobre un libro en reposo sobre una mesa:
1) El peso W ejercido por la Tierra sobre el libro.
2) La fuerza normal N ejercida por la mesa sobre el libro.
Ejemplo 2: Un bloque suspendido
En este ejemplo, hay dos fuerzas que actúan sobre el bloque suspendido en reposo:
1) El peso W ejercido por la Tierra sobre el bloque.
2) La fuerza de tensión T ejercida por la cuerda sobre el bloque.
Ejemplo 3: Un bloque en el suelo con una fuerza Fa actuando para jalarlo
En este ejemplo, el bloque está siendo jalado y, por lo tanto, una fuerza de fricción actúa sobre el bloque. Así que hay cuatro fuerzas actuando sobre el bloque.
1) El peso W ejercido por la Tierra sobre el bloque.
2) La fuerza normal N ejercida por el suelo sobre el bloque.
3) La fuerza actuante Fa para jalar el bloque.
4) La fuerza de fricción Ff ejercida por el suelo sobre el bloque en la dirección opuesta al movimiento debido a Fa.
Ejemplo 4: Un objeto en caída libre
En este ejemplo, solo hay una fuerza que actúa sobre el objeto en caída libre.
1) El peso W ejercido por la Tierra sobre el objeto en caída.
Ejemplo 5: Una caja en un plano inclinado (sin fricción)
En este ejemplo, asumimos que el plano inclinado no tiene fricción; dos fuerzas actúan sobre la caja:
1) El peso W ejercido por la Tierra sobre la caja.
2) La fuerza normal N ejercida por el plano inclinado sobre la caja. N es normal al plano inclinado.
Ejemplo 6: Una caja en un plano inclinado con una fuerza actuante y fricción considerada
En este ejemplo, una fuerza Fa jala la caja hacia arriba y la fricción no es despreciable. Cuatro fuerzas actúan sobre la caja:
1) El peso W ejercido por la Tierra sobre la caja.
2) La fuerza normal N ejercida por el plano inclinado sobre la caja. N es normal al plano inclinado.
3) La fuerza actuante Fa.
4) La fuerza de fricción Fs ejercida por el plano inclinado sobre la caja en la dirección opuesta al movimiento debido a Fa.
Ejemplo 7: Un bloque suspendido del techo usando tres cuerdas
A) diagrama de cuerpo libre para el bloque; dos fuerzas (parte inferior de la figura)
1) El peso W ejercido por la Tierra sobre el bloque.
2) La fuerza de tensión T '3 ejercida por la cuerda sobre el bloque.
B) diagrama de cuerpo libre del punto P; tres fuerzas (parte superior de la figura)
1) Tensión T1
2) Tensión T2
3) Tensión T3
Ejemplo 8: Un sistema con dos bloques, un plano inclinado y una polea
A) diagrama de cuerpo libre para el bloque m1 (izquierda de la figura)
1) El peso W1 ejercido por la Tierra sobre la caja.
2) La fuerza normal N
3) La fuerza de fricción Fk
4) La fuerza de tensión T ejercida por la cuerda sobre el bloque m1.
B) diagrama de cuerpo libre del bloque m2 (derecha de la figura)
1) El peso del bloque W2
2) Tensión T '.