Unidad 2 · Tema 06
Diagramas de cuerpo libre
Un diagrama de cuerpo libre traduce una situación física en un inventario vectorial de fuerzas sobre un sistema aislado.
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Concepto 01
Aislar el sistema
Esencial Lo mínimo que debes conservar
Primero se elige y se aísla el sistema. Después se dibujan solo las fuerzas ejercidas por el entorno sobre él.
ComprendeInterpreta y conecta
La frontera debe ser inequívoca: una caja, una persona o un conjunto de cuerpos pueden ser sistemas distintos para la misma escena.
ProfundizaFormulación y condiciones
Aislar el sistema convierte cada interacción externa relevante en un vector fuerza aplicado al modelo de partícula o cuerpo.
ExploraConexiones para continuar
Comparar fronteras distintas ayuda a decidir qué fuerzas internas pueden omitirse sin perder la pregunta física.
El DCL contiene la fuerza de soporte hacia arriba, el peso hacia abajo y la fuerza de la mano hacia +x. No contiene velocidad, ma ni la reacción sobre la mano.
Concepto 02
Inventario de fuerzas
Esencial Lo mínimo que debes conservar
Para cada flecha pregunta: quién la ejerce, sobre qué sistema actúa, qué interacción representa y en qué dirección apunta.
ComprendeInterpreta y conecta
Velocidad, aceleración, trayectoria, ma y una supuesta fuerza de movimiento no son fuerzas. Tampoco se incluye una fuerza ejercida por el sistema sobre otro cuerpo.
ProfundizaFormulación y condiciones
Un inventario completo se obtiene recorriendo las interacciones que cruzan la frontera, no memorizando una colección de flechas típicas.
ExploraConexiones para continuar
Un DCL incorrecto suele revelar una frontera ambigua antes que un error algebraico; corregir el modelo debe preceder al cálculo.
El DCL contiene la fuerza de soporte hacia arriba, el peso hacia abajo y la fuerza de la mano hacia +x. No contiene velocidad, ma ni la reacción sobre la mano.
Concepto 03
Ejes y componentes
Esencial Lo mínimo que debes conservar
Los ejes se eligen después de comprender la situación. Una fuerza puede descomponerse en componentes útiles para sumar.
ComprendeInterpreta y conecta
Las componentes heredan signos de los ejes. Dibujarlas como auxiliares no crea fuerzas adicionales.
ProfundizaFormulación y condiciones
Proyectar cada fuerza sobre una base produce ecuaciones escalares equivalentes a la suma vectorial original.
ExploraConexiones para continuar
Una elección de ejes alineada con la aceleración o con una geometría dominante puede reducir incógnitas sin cambiar la física.
Fₓ y Fᵧ son proyecciones de la misma fuerza F sobre los ejes elegidos. Las guías punteadas muestran la descomposición sin sumar interacciones.
Concepto 04
Del DCL a la aceleración
Esencial Lo mínimo que debes conservar
El flujo de lectura es DCL → fuerza neta → ecuación de Newton → aceleración.
ComprendeInterpreta y conecta
El diagrama físico muestra la escena; el DCL muestra fuerzas sobre un sistema; un diagrama cinemático muestra posición, velocidad o aceleración.
ProfundizaFormulación y condiciones
Tras sumar las flechas por componentes, relaciona la representación de interacciones con el cambio de movimiento.
ExploraConexiones para continuar
Reconstruir la situación desde un DCL exige reconocer qué información se perdió al aislar el sistema y qué hipótesis siguen implícitas.
El DCL contiene la fuerza de soporte hacia arriba, el peso hacia abajo y la fuerza de la mano hacia +x. No contiene velocidad, ma ni la reacción sobre la mano.
Las fuerzas de 7 N y 3 N actúan sobre el mismo sistema en sentidos opuestos. Su suma es 4 N hacia +x; la resultante se muestra como cálculo, no como una tercera interacción.
Revisión conceptual
Errores frecuentes
Cada advertencia incluye una forma concreta de revisar el razonamiento, no solo una marca de respuesta incorrecta.
Incluir la velocidad como una flecha de fuerza.
Un DCL contiene interacciones sobre el sistema; muestra velocidad en un diagrama cinemático separado.
Añadir ma como si fuera una fuerza.
ma representa el resultado dinámico de la suma, no una interacción adicional.
Añadir la fuerza que el sistema ejerce sobre otro cuerpo.
Dibuja únicamente fuerzas que actúan sobre el sistema aislado.
Contar una fuerza y sus componentes como fuerzas simultáneas.
Usa el vector original o sus componentes para sumar, pero no ambos inventarios a la vez.