Cómo encontrar la fuerza de tensión

Escrito por paul dohrman | Traducido por enrique pereira vivas
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Cómo encontrar la fuerza de tensión
Cómo encontrar la fuerza de tensión. (Jupiterimages/Photos.com/Getty Images)

La tensión es la fuerza con la que una cuerda o línea tira. Puedes encontrar la tensión en las líneas en una situación estática si conoces los ángulos de éstas. Por ejemplo, si una carga está en una pendiente y una línea paralela a la inclinación evita que se deslice hacia abajo, entonces la fuerza normal por la superficie y la tensión de la línea tendrá un efecto neto hacia arriba sobre el cuerpo que anula la fuerza de gravedad. Puedes resolver la tensión en la línea logrando que la adición de los componentes vertical y horizontal de las tres fuerzas sumen cero.

Nivel de dificultad:
Moderadamente difícil

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Instrucciones

  1. 1

    Dibuja un diagrama de una pendiente con un bloque sobre ésta de masa M. La pendiente aumenta de izquierda a derecha, donde se cruza una pared. De esa pared, una línea se extiende paralela a la pendiente. Se ata al bloque, manteniéndolo en su lugar con una tensión T. Denota el ángulo de la pendiente con la letra griega ?. Denota la fuerza que ejerce la pendiente de la superficie sobre el bloque con la letra N, de fuerza "normal". Dibuja un vector vertical hacia abajo desde el bloque para representar la fuerza de la gravedad, y un vector más pequeño del bloque hacia arriba y hacia la izquierda denotando la fuerza normal.

  2. 2

    Determina la fuerza gravitacional, mediante la fórmula F=Mg, donde g es la aceleración constante de la gravedad. Supón que M equivale a 5 kilogramos (kg). Entonces, el vector gravitacional hacia abajo es de 5 kg x 9,8 m/s^2 = 49 Newtons (N).

  3. 3

    Determina la fuerza normal, N, sabiendo que tiene una magnitud como el componente del vector de la gravedad perpendicular a la superficie de la pendiente. Luego rompe el vector N en sus componentes vertical y horizontal. Supón, por ejemplo, que el ángulo es ? = 30 grados. Entonces N = Mg x cos 30. Entonces N = 42,4N. Puede ser dividido en sus propios componentes como N x cos 30 = 36,7N hacia arriba y N x sen 30 = 21,2N a la izquierda.

  4. 4

    Equipara el componente de la izquierda de la fuerza normal con el componente derecho de la tensión T. Luego resuelve T. Continuando con el ejemplo anterior, T cos 30 debe ser igual a 21,2N. Por lo tanto, T debe ser igual 24,5N.

Consejos y advertencias

  • Como se discutió en la introducción del libro de Halliday y Resnick "Fundamentos de la Física" (Fundamentals of Physics), este tipo de problema de tres fuerzas de tensión surge también, por ejemplo, en un alambre con un peso que cuelga de éste en algún lugar entre los dos extremos. Los dos extremos tiran con la misma tensión, aunque tal vez en ángulos diferentes, para oponerse a la fuerza de gravedad hacia abajo. Una vez más, para una situación estática, la suma de los componentes de las fuerzas x e y es igual a cero.

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