En este artículo se explica qué son las fuerzas concurrentes y qué es un sistema de fuerzas concurrentes. También encontrarás ejemplos de fuerzas concurrentes, las diferencias con otros tipos de fuerzas, y cómo calcular la fuerza resultante de un sistema de fuerzas concurrentes.
Índice
¿Qué son las fuerzas concurrentes?
Las fuerzas concurrentes son dos o más fuerzas cuyas direcciones se cortan en un punto. De manera que todas las fuerzas cuyas prolongaciones se cortan en un mismo punto forman un sistema de fuerzas concurrentes.
Por lo tanto, cuando sobre un solido rígido están aplicadas dos o más fuerzas con direcciones diferentes, decimos que tenemos un sistema de fuerzas concurrentes. Y todas esas fuerzas se pueden sustituir por una sola fuerza resultante (más abajo veremos cómo se hace).
Además, cuando las fuerzas concurrentes están en un mismo plano se llaman fuerzas concurrentes y coplanares. Normalmente en física se suele empezar a estudiar este tipo de fuerzas, ya que al estar en un mismo plano solo se necesitan dos componentes para definir las fuerzas.
Ejemplos de fuerzas concurrentes
Vista la definición de fuerzas concurrentes, a continuación tienes dos ejemplos de este tipo de fuerzas para acabar de entender su significado.
Ejemplo 1
En el siguiente ejemplo puedes ver dos fuerzas concurrentes, ya que sus líneas de acción se cortan en un punto.
De modo que no es necesario que se toquen las fuerzas, sino que basta con que sus prolongaciones se corten para que sean fuerzas concurrentes.
Ejemplo 2
A continuación tienes otro ejemplo de tres fuerzas concurrentes. Se trata de un cuerpo colgando del techo al que se le aplican tres fuerzas distintas para sostenerlo. Por tanto, es un ejemplo de fuerzas concurrentes que podrías encontrarte en la vida cotidiana.
Cada cuerda está haciendo una fuerza sobre el cuerpo para sostenerlo y las direcciones de todas ellas coinciden en un punto, por lo que se trata de un sistema de fuerzas concurrentes.
Fuerzas concurrentes y no concurrentes
La diferencia entre las fuerzas concurrentes y las no concurrentes es si sus direcciones coinciden en un mismo punto o no. Las fuerzas concurrentes tienen direcciones que coinciden en algún punto, en cambio, las direcciones de las fuerzas no concurrentes no tienen ningún punto en común.
En el plano, las fuerzas no concurrentes son todas aquellas fuerzas paralelas, esta es la única ocasión en que las fuerzas no son concurrentes.
Además, las fuerzas concurrentes también se distinguen con las fuerzas no concurrentes en el tipo de movimiento que pueden generar. Las fuerzas concurrentes provocan movimientos de traslación (el cuerpo avanza en una dirección), pero las fuerzas no concurrentes pueden provocar movimientos de traslación y de rotación (el cuerpo gira sobre sí mismo).
Sistema de fuerzas concurrentes
Todas las fuerzas que actúan en un sistema de fuerzas concurrentes se pueden sustituir por un sola fuerza, llamada fuerza resultante. De esta forma, simplificamos el sistema de fuerzas y podemos ver claramente hacia dónde se moverá el cuerpo al aplicar todas las fuerzas.
Cuando tenemos un sistema de dos fuerzas concurrentes, tenemos que utilizar el método del paralelogramo (o regla del paralelogramo) para calcular la fuerza resultante. Este método consiste en:
- Primero dibujamos en el extremo de una fuerza una recta paralela a la otra fuerza.
- Repetimos el paso anterior con la otra fuerza.
- La fuerza resultante es la diagonal del paralelogramo que va desde el origen común de las fuerzas hasta el punto donde se cruzan las dos rectas paralelas.
Cuando tenemos un sistema con tres o más fuerzas concurrentes se utiliza el método del polígono para hallar la fuerza resultante. Los pasos del método del polígono son:
- Colocar cada fuerza a continuación de otra, de manera que el origen de una fuerza coincida con el extremo de la otra fuerza. El orden en el que ponemos las fuerzas es indiferente.
- La fuerza resultante es la fuerza que se obtiene al unir el inicio de la primera fuerza con el extremo de la última fuerza.
En realidad, hallar la fuerza resultante de un sistema de fuerzas concurrentes es equivalente a sumar todas las fuerzas.
Ejercicio resuelto de fuerzas concurrentes
Por último, te proponemos un ejercicio para acabar de asimilar el concepto de fuerzas concurrentes. Puedes ver la solución del ejercicio haciendo click en el desplegable de más abajo.
- Encuentra gráficamente la fuerza resultante del siguiente sistema de fuerzas concurrentes:
Para determinar la fuerza resultante del sistema, debemos usar el método del polígono ya que es un sistema de cuatro fuerzas concurrentes. De manera que al aplicar dicho método obtenemos la fuerza que sustituye a todas las fuerzas (representada de color rojo):
