Fuerza equilibrante

En este artículo se explica qué es la fuerza equilibrante y cómo se calcula. Además, podrás practicar con ejercicios resueltos de la fuerza equilibrante.

¿Qué es la fuerza equilibrante?

La fuerza equilibrante es aquella fuerza que contrarresta el efecto de todas las fuerzas de un sistema, es decir, la fuerza equilibrante es aquella fuerza capaz de equilibrar un sistema de fuerzas.

Por lo tanto, la fuerza equilibrante de un sistema tiene el mismo módulo, la misma dirección y el sentido opuesto a la fuerza resultante.

Además, la fuerza equilibrante hace que el sumatorio de todas las fuerzas de un sistema sea cero y, en consecuencia, el sistema esté en equilibrio.

Por ejemplo, la fuerza normal es la fuerza equilibrante de la fuerza del peso, ya que contrarresta su efecto y permite que un cuerpo pueda sostenerse en el suelo.

Cómo calcular la fuerza equilibrante

Para calcular la fuerza equilibrante de un sistema, primero se debe hallar la fuerza resultante de dicho sistema y luego negar sus componentes.

Como la fuerza equilibrante es opuesta a la fuerza resultante, el proceso para sacar la fuerza equilibrante simplemente consiste en determinar la fuerza resultante y posteriormente cambiar de signo a sus coordenadas.

Por lo tanto, para encontrar la fuerza equilibrante de un sistema es indispensable que sepas cómo se calcula la fuerza resultante. Si no es el caso, debes ver la siguiente explicación:

Por ejemplo, si la fuerza resultante de un sistema es , el cálculo de la fuerza equilibrante será:

Ejercicios resueltos de la fuerza equilibrante

Ejercicio 1

Calcula la fuerza equilibrante de las siguientes tres fuerzas:

Las tres fuerzas tienen la misma dirección, por lo tanto, la dirección de la fuerza resultante será la misma a dichas fuerzas.

En este ejercicio tenemos dos fuerzas con la misma dirección y el mismo sentido, por lo que estas dos las podemos sumar directamente. Por otro lado, tenemos otra fuerza con la misma dirección pero diferente sentido, así que esta fuerza restará intensidad a la fuerza resultante.

Además, el valor de la suma de las fuerzas con sentido hacia la derecha es mayor al valor de la fuerza con sentido hacia la izquierda, de modo que la fuerza resultante debe tener el sentido hacia la derecha.

Por lo tanto, como la fuerza equilibrante es opuesta a la fuerza resultante, la fuerza equilibrante será una fuerza de valor 5 N con la misma dirección pero de sentido hacia la izquierda.

 

Ejercicio 2

Determinar la fuerza equilibrante del sistema formado por la siguientes dos fuerzas:

• Fuerza de 10 N con una inclinación respecto el eje horizontal de 45º.
• Fuerza de 7 N con una inclinación respecto el eje horizontal de 60º.

El enunciado del problema nos dice que las fuerzas tienen diferente dirección, por tanto, para hallar la fuerza resultante primero tenemos que descomponerlas vectorialmente utilizando las fórmulas del seno y del coseno:

Y ahora sumamos las componentes de las fuerzas que corresponden al mismo eje:

De manera que la fuerza resultante es:

En consecuencia, la fuerza equilibrante será:

 

Ejercicio 3

Encuentra la fuerza equilibrante del siguiente sistema de fuerzas:

Para obtener la fuerza resultante de todas las fuerzas vectoriales del gráfico tenemos que aplicar el método del polígono:

De modo que la fuerza resultante tiene las siguientes componentes:

Así que la fuerza equilibrante será aquella fuerza con las mismas componentes pero cambiadas de signo: