Fuerzas equilibradas y desequilibradas

Se requieren fuerzas para mover, girar, desplazar, soltar, cerrar, conducir, arrastrar, etc. Cuando lanzas una pelota, estás ejerciendo energía sobre ella para impulsarla por el aire. Un empujón o un tirón se conoce como una fuerza. Las fuerzas pueden hacer que los objetos se muevan y también pueden ralentizar, detener o cambiar la dirección en la que se mueven. por ejemplo, la fuerza de gravedad que atrae todas las cosas hacia el centro de la Tierra.

Una fuerza tiene tanto magnitud como dirección, por lo que es una cantidad vectorial. Se mide en la unidad SI de Newtons (N) y se representa con el símbolo F. 

Matemáticamente, la fuerza se puede definir como:

F = metro × un

Aquí, F es la fuerza que actúa, m es la masa y a es la aceleración de un cuerpo.

Clasificación de Fuerza

Sobre la base de la acción de la fuerza aplicada sobre un cuerpo, la fuerza se clasifica en dos como:

1. Fuerza equilibrada: cuando se aplica una cantidad igual de fuerza al cuerpo pero en dirección opuesta, este tipo de fuerza se denomina fuerza equilibrada . Cuando se aplica una fuerza equilibrada a un cuerpo, entonces el cuerpo no se mueve, en cambio, puede ocurrir una distorsión del cuerpo.
2. Fuerza desequilibrada: cuando se aplica una cantidad desigual de fuerza al cuerpo, en la misma dirección o en dirección opuesta, este tipo de fuerza se denomina fuerza desequilibrada. Cuando se aplica una fuerza desequilibrada a un cuerpo, entonces el cuerpo se mueve y en la dirección de la fuerza aplicada mayor.

Fuerza equilibrada

Una Fuerza Balanceada es una fuerza que ocurre cuando dos fuerzas equivalentes actúan en direcciones opuestas sobre un cuerpo. Un cuerpo en Balanced Force mantiene su posición, es decir, debe continuar moviéndose a la misma velocidad y en la misma dirección, o puede permanecer estacionario.

Si no hay fuerzas que actúen sobre un objeto o fuerzas equilibradas que actúen sobre él, esto puede suceder:

• un objeto estacionario permanece en reposo.
• un objeto en movimiento continúa moviéndose a la misma velocidad y en la misma dirección.

Tenga en cuenta que un objeto se moverá aunque no actúen fuerzas sobre él.

Ejemplos de fuerza equilibrada:

• En la lucha de brazos, donde no hay ganador, cada individuo ejerce una fuerza similar pero empuja en direcciones opuestas. La fuerza neta (fuerza resultante) es 0.
• Si la cuerda no se mueve en un tira y afloja, los dos equipos están ejerciendo fuerzas iguales pero opuestas que están equilibradas. La fuerza resultante (fuerza neta) es negativa una vez más.
• Las fuerzas sobre una creación colgante son del mismo tamaño pero actúan en direcciones opuestas. El peso tira hacia abajo y la tensión en la cuerda tira hacia arriba.
• Cuando el peso de un objeto se compensa con el empuje del mar, flota. Hasta que el peso del agua que se aparta sea igual al peso del objeto, el objeto se hundirá.
• Cuando un objeto descansa sobre una superficie plana, como la tierra, la fuerza de reacción del suelo equilibra el peso. El objeto es empujado hacia la piedra. Cuando te quedas quieto, la fuerza de reacción es lo que sientes en tus pies. Caerías a tierra si no tuvieras esta fuerza equilibradora.

Tipos de fuerzas equilibradas:

Sobre la base de la dirección de la fuerza aplicada sobre el cuerpo, las fuerzas equilibradas se clasifican en dos como:

• Fuerza equilibrada interna: El tipo de fuerza equilibrada en la que la fuerza actúa de tal manera que empuja el objeto hacia adentro se denomina fuerza equilibrada interna.

• Fuerza balanceada externa: El tipo de fuerza balanceada en la que la fuerza actúa de tal manera que empuja el objeto hacia afuera se llama fuerza balanceada externa.
   

Fuerza desequilibrada

La fuerza desequilibrada es una fuerza que ocurre cuando dos fuerzas que actúan en direcciones opuestas sobre un cuerpo no son iguales en magnitud y tamaño. Un cuerpo cambia de posición en una fuerza desequilibrada, es decir, podemos ver que un objeto en movimiento cambia de dirección, ya sea aumentando o reduciendo su velocidad, y un cuerpo en reposo comienza a moverse, y viceversa.

Cuando las fuerzas sobre un cuerpo están desequilibradas, puede ocurrir lo siguiente:

• un objeto estacionario comienza a moverse en la dirección de la fuerza resultante.
• un objeto en movimiento cambia de velocidad y dirección en la dirección de la fuerza resultante.

En el siguiente ejemplo, la fuerza resultante es la diferencia entre las dos fuerzas:

Ejemplos de fuerza desequilibrada:

• Si un lado tira más fuerte que el otro en un tira y afloja, el efecto (fuerza neta) es que la cuerda cambia su movimiento en la dirección de la fuerza con mayor fuerza.
• Cuando dos personas tiran de un objeto en la misma dirección al mismo tiempo, la fuerza aplicada del objeto es el resultado de sus fuerzas combinadas.
• Cuando una manzana cae de una rama, está sujeta a una fuerza desequilibrada proporcional a su peso.

Problemas de muestra 

Problema 1: Si se aplica una fuerza de 20 N al cuerpo del lado derecho mientras que al cuerpo del lado izquierdo se le aplica una fuerza de 20 N e inicialmente el cuerpo está en reposo. ¿Cuál es el comportamiento del movimiento del cuerpo?

Solución:

Dado que la fuerza neta sobre el cuerpo es 0N, no hay cambio en el estado de movimiento del cuerpo , ¡entonces el cuerpo 
está en reposo! 

Problema 2: Si se aplica una fuerza de 50N al cuerpo del lado derecho mientras que al cuerpo del lado izquierdo se le aplica una fuerza de 20N e inicialmente el cuerpo está en reposo. ¿Cuál es el comportamiento del movimiento del cuerpo?

Solución: 

Como la fuerza neta sobre el cuerpo es 30N en el lado derecho, el estado de movimiento del cuerpo en el lado derecho cambia, ¡así que el cuerpo comienza a moverse hacia la derecha! 

Problema 3: Si se aplica una fuerza de 50N al cuerpo del lado derecho mientras que al cuerpo del lado izquierdo se le aplica una fuerza de 120N e inicialmente el cuerpo está en reposo. Calcule la fuerza neta sobre el cuerpo y la dirección de la fuerza neta.

Solución:

    Fuerza neta = Fuerza en el lado izquierdo – Fuerza en el lado derecho

           = 120N – 50N

           = 70N 

     Dirección de la fuerza ->   Izquierda (a medida que se aplica una mayor cantidad de fuerza en el lado izquierdo del cuerpo)

Problema 4: si las fuerzas que actúan sobre un objeto están equilibradas, ¿qué le sucedió al objeto?

Solución:

La respuesta podría ser A (pero no tiene que ser A) y podría ser B (pero no tiene que ser B). Un objeto que tiene fuerzas balanceadas
 definitivamente no puede estar acelerando. Esto significa que podría estar en reposo y permanecer en reposo (una opción) o podría estar en 
movimiento a velocidad constante (una segunda opción). De cualquier manera, definitivamente no está acelerando.
 

Problema 5: ¿Cuál será la fuerza neta que actúa sobre la caja que se muestra a continuación?

Solución:

Como se aplican fuerzas iguales en la dirección opuesta, la fuerza neta es 0. Entonces (C) es la respuesta correcta.