Física Práctica

Composición y descomposición de fuerzas

La composición y la descomposición de fuerzas son los procedimientos que consisten en transformar una fuerza en sus dos componentes rectangulares (descomposición) o sus dos componentes rectangulares en una fuerza (composición).

Descomposición de fuerzas

La descomposición de fuerzas en componentes rectangulares consiste en hallar las proyecciones de una fuerza sobre sus dos ejes cartesianos. Es decir que se transforma una fuerza en otras dos que se encuentren sobre los ejes y que sumadas dan la fuerza original.

Por ejemplo, una fuerza de 50 N con un ángulo de 30° la podemos representar de la siguiente manera:

Composición y descomposición de fuerzas
Lo que hacemos entonces es proyectar cada fuerza dada sobre los ejes X e Y, reemplazándola de esta manera por dos fuerzas perpendiculares entre sí que sumadas dan la fuerza original. Composición y descomposición de fuerzas
Debido a que entre las fuerzas y los ejes se forman triángulos rectángulos, descomponer una fuerza consiste en hallar dos catetos a partir del valor de la hipotenusa y de algún ángulo. Por lo tanto para llevar a cabo la descomposición se aplican relaciones trigonométricas.

También podemos componer fuerzas. Es decir a partir de dos fuerzas hallar una sola. Es equivalente a tener dos catetos de un triángulo y buscar la hipotenusa. Esto se hace utilizando el teorema de Pitágoras (para hallar el largo) y relaciones trigonométricas para hallar el ángulo.

Ejemplo de descomposición más de una fuerza

Si tenemos varias fuerzas podemos descomponer cada una sobre sus ejes y luego hacer una sumatoria por eje en el caso de que lo que querramos hacer sea sumarlas.

En el siguiente ejemplo se tienen dos fuerzas y se calculan las dos componentes rectangulares para cada una.

Composición y descomposición de fuerzas

Composición y descomposición de fuerzas
Composición y descomposición de fuerzas

Proyectamos las fuerzas sobre los ejes

Composición y descomposición de fuerzas

Para la F1

Planteamos las siguientes relaciones trigonométricas

Composición y descomposición de fuerzas
Despejamos las componentes sobre los ejes X e Y

Composición y descomposición de fuerzas

Para la F2

Planteamos las mismas relaciones trigonométricas para la fuerza número 2

Composición y descomposición de fuerzas
Despejamos las componentes sobre cada eje

Composición y descomposición de fuerzas
Luego de tener cada componente separada podemos hacer la sumatoria sobre cada eje y obtenemos una fuerza total Fx para el eje X y otra Fy para el eje Y.

Composición y descomposición de fuerzas

Composición de fuerzas

Para hallar la resultante total hay que realizar el procedimiento inverso, es decir componer las dos fuerzas.

Composición y descomposición de fuerzas

El módulo se calcula como la raíz cuadrada de cada componente al cuadrado:

Módulo de la fuerza

El ángulo se puede calcular con la tangente:

Ángulo de la fuerza
 
Suma de fuerzas
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