Cómo calcular el equilibrante y el resultante

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Pixland/Pixland/Getty Images

Los estudiantes se encuentran con la ecuación f=ma en cuanto comienzan a estudiar física. Si un objeto experimenta una fuerza neta, se producirá sobre él la correspondiente aceleración proporcional a la magnitud de la fuerza neta. Cuando muchas fuerzas actúan simultáneamente sobre un objeto necesitarás sumarlas para conseguir una fuerza resultante. Una fuerza de idéntica magnitud pero en la dirección opuesta es la fuerza equilibrante.

Identifica todas las fuerzas distintas que actúan sobre un objeto. Éstas son cantidades vectoriales, lo que significa que tendrán tanto magnitud como dirección. Algunas fuerzas, como la resistencia del aire, podrían ser menos obvia que otras.

Suma todos los vectores usando las reglas de suma de vectores. Si todas las distintas fuerzas están en la misma dirección, o exactamente en la dirección opuesta, entonces estos cálculos son elementales. Si alguien está realizando una fuerza de 10 libras (4,5 kg) sobre un cuerpo mientras que la gravedad realiza una presión de 5 libras (2,25 kg) empujando hacia abajo, la fuerza neta es claramente 5 libras hacia arriba. Si aplicas 10 libras de fuerza para empujar un coche al norte y alguien realiza una fuerza de 5 libras en la misma dirección, la fuerza neta será de 15 libras (6,8 kg) en la dirección norte.

Construye un triángulo rectángulo para representar dos fuerzas diferentes actuando en ángulo recto. Si estás realizando una fuerza de 1 libra (0,45 kg) empujando un objeto al norte y alguien realiza una fuerza de 1 libra al este sobre el mismo objeto, entonces dos lados del triángulo serán de 1 unidad de largo. La hipotenusa de este triángulo representa el vector sumado de las dos fuerzas. El teorema de Pitágoras dice que el cuadrado de la hipotenusa es igual a la suma del cuadrado de los catetos, por lo que cada lado será de una unidad de largo y su cuadrado de una, la hipotenusa será igual a la raíz de 2 o 1,41421356. La trigonometría elemental revelará el ángulo entre la hipotenusa y los lados, lo que indicará la dirección de la fuerza resultante. Para este ejemplo, esto es 45 grados. El objeto experimentará una fuerza resultante en la dirección noreste.

Recuerda que puedes representar cualquier fuerza como la suma de dos vectores distintos. Si un objeto experimenta dos fuerzas distintas pero no forma ángulos rectos entre sí, representa una de las fuerzas como la suma de dos vectores, uno en la misma dirección que la otra fuerza y la otra en ángulo recto a ésta. Si una fuerza empuja a un objeto hacia el norte y otra lo hace hacia el noreste, representa la fuerza noreste como un vector norte y uno este. Simplemente suma los dos vectores norte y usa el teorema de Pitágoras para sumar el vector este.

Toma la suma todos los vectores. Ésa es la fuerza resultante. Una fuerza igual en cantidad pero orientada en la dirección opuesta es la equilibrante.