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El equilibrio de fuerzas

El equilibrio de fuerzas

El dinamómetro es un mecanismo de medición que nos proporciona la intensidad de una fuerza a partir de otro cuerpo. Esta fuerza produce en algunos objetos una deformación visible, pudiendo entonces ser medida. Por lo tanto, decimos que la medida de esa deformación ofrece, de manera indirecta, la intensidad de la fuerza que la produjo.

En nuestra vida diaria nos encontramos con varios tipos de materiales, incluyendo los llamados materiales plásticos, que son, por ejemplo, arcilla y barro. Esos materiales plásticos cuando son deformados no regresan a su forma original. Otro tipo de material introducido en nuestra vida cotidiana es el material elástico, que, al ser deformado, tiende a volver a su forma original cuando es interrumpida la fuerza aplicada sobre él. Un ejemplo básico de material elástica es el caucho.

Para medir fuerzas mediante la deformación de los cuerpos u objetos es necesario utilizar materiales que no sufran deformaciones permanentes cuando se aplican tales fuerzas. La deformación debe ser elástica y medible.

El dinamómetro más común que encontramos hace uso de un resorte elástico. Cuando sustenta un objeto, el cual pretende determinar el peso, el resorte sufre una deformación hasta que sea capaz de equilibrar su peso, es decir, hasta que su fuerza sea igual (en intensidad) a la del peso del cuerpo.

Si otro resorte es colocado en el mismo cuerpo, cuya masa es el doble del peso, la fuerza elástica del resorte será mayor y su deformación también será doblada. Un tercer cuerpo, con peso tres veces mayor que el primero, exigirá una fuerza elástica todavía mayor que las anteriores, y la deformación del resorte será tres veces mayor que la del primer caso. Dentro de la banda de elasticidad del resorte, su distensión es regular: la deformación del resorte y la fuerza elástica son directamente proporcionales.

Como la fuerza elástica posee el mismo módulo que la fuerza del peso del cuerpo, en esa situación, midiendo la deformación del resorte, estaremos indirectamente determinando el peso del objeto. Para la lectura numérica de esa forma tenemos que calibrar el dinamómetro usando masas previamente conocidas y marcando en una escala las posiciones correspondientes a los pesos de las respectivas masas.

Pero entonces, ¿cómo podemos determinar el peso de las masas? Es muy sencillo, basta multiplicar la masa por la aceleración de la gravedad (p = m .g).

Por lo tanto, podemos concluir que el dinamómetro utilizado para medir fuerzas, puede proporcionarnos los valores de fuerza de cualquier dirección y de cualquier naturaleza.

Dependiendo de lo que medimos, utilizamos dinamómetros con diferentes resortes. Los resortes que son usados pueden ser más elásticos o menos elásticos siendo, entonces, caracterizados por una grandeza denominada constante elástica (k). La unidad de la constante elástica en el SI es N/m.

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