Una fuerza es un empuje o una tracción.
La fuerza tiene magnitud y dirección y se mide en newtons (N). Varias fuerzas pueden actuar a la vez sobre un mismo objeto. Sumarlas con sus direcciones da la fuerza resultante o neta.
Una fuerza neta distinta de cero provoca aceleración: un cambio de velocidad. Esto puede significar aumentar la rapidez, reducirla o cambiar de dirección.
La masa y el peso son distintos.
La masa describe la inercia y se mide en kilogramos (kg). El peso es la fuerza gravitatoria que actúa sobre esa masa. Cerca de la superficie terrestre, el peso es aproximadamente masa × 9.81 N/kg.
Por tanto, una masa de 100 kg pesa aproximadamente 981 N. Su masa no cambia porque un ascensor empiece a moverse, aunque la fuerza de soporte que actúa sobre ella puede cambiar.
Compare las fuerzas sobre un objeto.
- Sustentación hacia arribaEl cable o la plataforma ejerce una fuerza.
- Peso hacia abajoLa gravedad tira del objeto hacia abajo.
- Fuerza resultanteLa diferencia determina la aceleración.
Si solo actúan el peso y la fuerza de soporte hacia arriba, esta debe ser de 981 N para que las fuerzas se equilibren.
Equilibrado no significa necesariamente detenido.
Cuando la fuerza neta es cero, la velocidad permanece constante. Un objeto puede permanecer en reposo o seguir moviéndose uniformemente en línea recta. Por tanto, un recorrido ascendente uniforme no requiere una fuerza neta hacia arriba.
Para acelerar hacia arriba, la fuerza ascendente debe superar a la descendente. Para frenar un objeto que sube, la fuerza neta actúa hacia abajo.
Un contrapeso reduce un desequilibrio.
El contrapeso de un ascensor de tracción compensa parte del peso del lado de cabina. El equilibrio cambia al entrar y salir pasajeros; no está perfectamente equilibrado con todas las cargas.
Aunque las fuerzas gravitatorias se equilibren, mover el sistema sigue requiriendo acelerar masa y superar pérdidas. El contrapeso no hace que la cabina carezca de peso.
Una mirada más cercana
La segunda ley de Newton es F = ma para una masa constante. En un modelo vertical simplificado, el apoyo menos el peso equivale a la masa por la aceleración hacia arriba. Esto explica por qué la fuerza de apoyo que sienten los pasajeros cambia durante la aceleración, y no durante todo viaje ascendente o descendente.
Compruebe lo que ha entendido
¿Puede un ascensor que sube a velocidad constante tener las fuerzas equilibradas?
Mostrar la explicación
Sí. Una velocidad constante implica aceleración nula, por lo que la fuerza neta es cero. Arrancar o detenerse requiere cambiar ese equilibrio.
Para seguir leyendo.
Lectura opcional para profundizar en esta lección.
- OpenStax: fuerza neta, masa y peso
La sección 4.3 explica qué fuerzas pertenecen a un diagrama de cuerpo libre y después distingue masa y peso. Empiece por la Figura 4.5 y el cálculo del peso antes de los ejemplos más largos.