2.1.- Tipos de fuerzas
Las fuerzas están presentes en todas las actividades y elementos. Podemos clasificrlas atendiendo a criterios diversos:
| Fuerzas fijas o permanentes | Fuerzas variables o intermitentes |
|---|---|
| . Siempre están presentes en la estructura y ésta tendrá que soportarlas en todo momento. Por ejemplo: el peso de un edificio, del cuerpo o de un tronco. | Pueden aparecer o desaparecer en función de las condiciones externas a la estructura. Por ejemplo: la acción del viento, nieve. |
 |
|
| La imagen representa la acción de las fuerzas en un árbol. Por un lado está el peso propio del árbol, (fuerza fija), y por otro la acción del viento, (fuerza variable). | |
| Fuerzas estáticas | Fuerzas dinámicas |
|---|---|
| La variación de la intensidad, lugar o dirección en la que actúa la fuerza no cambia o cambia muy poco en periodos cortos de tiempo. Por ejemplo: el peso de un edificio, nieve. | Las fuerzas que actúan sobre la estructura cambian bruscamente de valor, de lugar de aplicación o de dirección. Por ejemplo: terremotos, impactos bruscos, fases en el trabajo de las máquinas,… |
|
Marcas de flotación en el casco del buque. De Wikisearcher en Wikimedia Commons. Licencia dominio público. |
Fuerzas dinámicas presentes en el trabajo de una máquina excavadora. Elaboración propia a partir de: John Deere loader. De ike4014 en Wikimedia Commons. Licencia CC-BY-SA
|
| Las marcas de flotación de un barco nos indican el tonelaje del mismo. Según su nivel de carga, las marcas variarán. El tonelaje del barco es una carga estática, al igual que el peso propio de los edificios. | Las máquinas suelen estar sometidas a acciones de tipo dinámico. Esta máquina, además de tener que soportar su propio peso, recibe los efectos de fuerzas dinámicas al realizar su ciclo de trabajo. |
| Fuerzas de volumen | Fuerzas de superficie |
|---|---|
| Aquellas que actúan en todas las partículas de un cuerpo. Por ejemplo las fuerzas gravitatorias y las magnéticas. | Las que actúan en la periferia del cuerpo como consecuencia del contacto con otros cuerpos. A su vez las fuerzas de superficie, según su distribución, pueden ser: |
|
Representación de las líneas de fuerza magnética. Archivo: Magnet0873. De Newton Henry Black, Harvey N. Davis (1913) en Wikimedia Commons. Licencia dominio público.
|
Distribuídas: Aquellas que actúan en un área del cuerpo o de la estructura. Por ejemplo el peso propio de una viga.
Puntuales: Cuando sólo actúan en un determinado punto. Por ejemplo la carga que colgamos en una polea.
|
| Las fuerzas de volumen actúan sobre todas las partículas de los cuerpos. En la imagen superior vemos las denominadas "líneas de fuerza" que actúan cuando se genera un campo magnético, más intensas cuato más cerca del foco del campo (el imán). La segunda imagen representa un sólido y las fuerzas infinitesimales que actúan en todas las partículas interiores del mismo por su propio peso. Vemos también como la actuación de esas minúsculas fuerzas equivale a la actuación de una sola fuerza resultante P aplicada en el centro de gravedad del sólido. | Las fuerzas de superficie actúan sobre la periferia del sólido y pueden ser de multitud de tipos. Genéricamente podemos hablar de fuerzas distribuidas cuando actúan en todo un área o a lo largo de una dirección; y fuerzas puntuales cuando son fuerzas individuales aplicadas en un punto en convreto de la viga. Los sistemas de fuerzas distribuidas, que tienen cierta complejidad para analizar, equivalen a sistemas de fuerzas puntuales donde la fuerza o fuerzas puntuales sob las resultantes de las distribuídas aplicadas en el centro de gravedad del área de aplicación. Las imágenes muestran dos vigas empotradas. Una está sometida a la acción de fuerzas distribuidas a lo largo de su directriz; y la segunda tiene una fuerza puntual en la punta. |
| Fuerzas de acción, acciones o solicitaciones | Fuerzas de reacción |
|---|---|
| Son el conjunto de fuerzas externas que actúan sobre el cuerpo, y por ello sobre su estructura, y que intentan desplazarlo y/o deformarlo. | Son las fuerzas con las que la estructura del cuerpo responde a las acciones para mantener el equilibrio. Ver 3ª ley Newton. |
|
Fuerzas de acción y de reacción cuando empujamos un elemento.
Sistema de fuerzas de acción y reacción en un trineo. Archivo:
. En “Vectors lliscants” del open course ware “Fonaments físics de les estructures”, Universitat d´Alacant. Licencia CC-BY-NC-SA.
|
|
El tonelaje de peso muerto, TPM, tonelaje de porte bruto o DWT (acrónimo del término en inglés Deadweight tonnage), es la medida para determinar la capacidad de carga sin riesgo de una embarcación, cuyo valor se expresa en toneladas métricas. Consiste en la suma de las masas (en lenguaje cotidiano pesos) que transporta un buque, e incluye el cargamento, el combustible propio del buque, las provisiones, el agua dulce para consumo humano, el agua de lastre, la tripulación, los pasajeros y sus equipajes. Las marcas de flotación son una indicación gráfica de estos valores
Ampliación
Tercera ley de Newton o principio de acción y reacción.
Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: quiere decir que las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto.
 |
| Sir Isaac Newton (1642-1727). En Wikimedia Commons. Licencia dominio público |
Al interaccionar dos partículas, la fuerza F que la primera ejerce sobre la segunda es igual y opuesta a la fuerza F que la segunda ejerce sobre la primera, estando ambas sobre la recta que las une.
Se escribe F1/2 para indicar la fuerza que el cuerpo 1 ejerce sobre el cuerpo 2 y F 2/1 para indica la fuerza que el cuerpo 2 ejerce sobre el 1 .
Características de las fuerzas de Acción - Reacción
- Surgen de una interacción.
- Nunca aparece una sola: son dos y simultáneas.
- Actúan sobre cuerpos diferentes: una en cada cuerpo.
- Nunca forman un par de fuerzas: tienen la misma línea de acción.
- Un cuerpo que experimenta una única interacción no está en equilibrio (S F #0), pues sobre él aparece una fuerza única que lo acelera. Para estar en equilibrio se requieren por lo menos dos interacciones.
Animación sobre las fuerzas de acción y reacción. Archivo:
Ciecad. Física y Química 4º ESO. Licencia CC-BY-NC-SA
Ampliación
Interacción de fuerzas.
Una interacción entre dos objetos siempre produce dos fuerzas iguales y opuestas, aplicadas una en cada objeto.
Las interacciones pueden ser a distancia como la gravitatoria y la electromagnética o por contacto, como las originadas en un choque.
Pasa el ratón por la figura para ver la diferentes fuerzas.
Archivo en:
Ciecad. Física y Química 4º ESO. Licencia CC-BY-NC-SA