DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE

Un diagrama de cuerpo libre es una representación gráfica utilizada para analizar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo libre. 
El diagrama de cuerpo libre es un elemental caso particular de un diagrama de fuerzas. Estos diagramas son una herramienta para descubrir las fuerzas desconocidas que aparecen en las ecuaciones del movimiento del cuerpo. El diagrama facilita la identificación de las fuerzas y momentos que deben tenerse en cuenta para la resolución del problema. También se emplean para el análisis de las fuerzas internas que actúan en estructuras.

Todos las fuerzas externas se representan mediante vectores etiquetados de forma adecuada. Las flechas indican la dirección y magnitud de las fuerzas y, en la medida de lo posible, deberían situarse en el punto en que se aplican.

Solo se deben incluir las fuerzas que actúan sobre el objeto, ya sean de rozamiento, gravitatorias, normales, de arrastre o de contacto. Cuando se trabaja con un sistema de referencia no inercial, es apropiado incluir fuerzas ficticias como la centrífuga.

El diagrama de cuerpo libre refleja todas las suposiciones y simplificaciones que se han hecho para analizar el problema.


EJEMPLO:


El diagrama de cuerpo libre del bloque sobre el plano inclinado es una aplicación sencilla de estos principios:
Todos los soportes y estructuras se han sustituido por las fuerzas que ejercen sobre el bloque:

• mg: peso del bloque.
• N: Fuerza normal del plano sobre el bloque.
• F_f: fuerza de rozamiento entre el bloque y el plano.

Los vectores muestran la dirección y el punto de aplicación.

Se acompaña del sistema de referencia que se ha usado para describir los vectores.

EJEMPLOS DE DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE 

PROBLEMAS

CAÍDA LIBRE Y TIRO VERTICAL

CAÍDA LIBRE

En estos movimientos el desplazamiento es en una sola dirección que corresponde al eje vertical (eje "Y")

TIPS PARA LA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE CAIDA LIBRE: 1.-Un objeto se deja caer......... Vo=0 2.-Se lanza...................... Vo diferente a 0 PROBLEMA: *Se deja caer una pelota desde la parte alta de un edificion, si tarda 3s en llegar al piso ¿Cuál es la altura del edificio? ¿Con qué velocidad se impacta contra el piso? h=  ?                           Vf= vO +gt t= 3s                           Vf= 0 + (9.81 m/s2)(3s) Vf= ?                          Vf=29.43 m/s Vo= 0m/s g=-9.81 m/s2                 h=vo*t + 1/2 gt2                                                h=1/2 (9.81m/s2)(3s)2                                                h=44.14 m     TIRO VERTICAL Al igual que caida libre es un movimiento uniformemente acelerado. Diferencia: Forma ascendente y descendente. Vo diferente a 0          sube:+           baja: - Al igual que la caida libre es un movimiento sujeto a la aceleración de la gravedad, sólo que ahora la aceleración se opone al movimiento inicial del objeto. El tiro vertical comprende subida, bajada de los cuerpos u objetos considerando lo siguiente: a)Nunca la velocidad inicial es igual a 0. b)Cuando el objeto  alcanza su altura máxima, su velocidad en este punto es 0. Mientras que el objeto se encuentra se subida el signo de la V es positivo; la V es 0 a su altura máxima cuando comienza a descender su velocidad será negativa c)Si el objeto tarda por ejemplo 2s en alcanzar su altura máxima tardará 2s en regresar a la posición original, por lo tanto el tiempo que permaneció en el aire el objeto es de 4s. d)Para la misma posición del lanzamiento la velocidad de subida es igual a la velocidad de bajada. Fórmulas: Vf= Vo-gt Vf2= Vo2 - 2gh h= Vo * t - 1/2 at2 PROBLEMAS: *Se lanza verticalmente hacia arriba una pelota con una velocidad inicial de 30 m/s,calcula: a)Tiempo que tarda en alcanzar su altura max. b)Altura max. c) Posición y velocidad de la pelota a los 2s de haberse lanzado d)V y posición de la pelota a los 5s de haber sido lanzado e)tiempo que la pelota estuvo en el aire. Vo= 30m/s              t= Vf - Vo / g t=  ?                         t= 0m/s - 30m/s / 9.81 m/s2 h= ?                         a) t= 3.058 s Vf= 0 m/s                b)h= Vf2 - Vo2 / -2g g=-9.81m/s 2            h= 0m/s - 900 m/s / -(2)(9.81 m/s2)                                     h= 45.87 m                                   Vf= Vo -gt                                   Vf= 30m/s - 9.81 m/s2 * 2s                                c)   Vf= 0.38 m/s          h= 40.38m                                           Vf= 30m,/s - 9.81 m/s2 * 5s                                d) Vf= -19.05 m/s         h=27.37 m                                 t= 3.05 s * 2                                 e) t= 6.10 s

Es un movimiento uniformemente acelerado y la aceleración qu actúa sobre los cuerpos es la de gravedad representada por la letra g.

Sus valores son.

g=9.81 m/s2    SI.                  g=981 cm/s2

g=32.16 ft/s2    S. Inglés.

Lo que diferencia a la caida libre del tiro vertical es que el segundo co,prende subida y bajada, mientras que la caida libre unicamente contempla la bajada de los cuerpos.

FÓRMULAS DE CAIDA LIBRE:

Vf= Vo +gt

Vf2= Vo2 +2gh

h= Vo t + g t2 /2

PROBLEMAS DE ACELERACION

PROBLEMAS DE VECTORES