Diagrama de Cuerpo Libre ➡️ Teoría Física y Ejemplos de uso! (2022)

El diagrama de cuerpo libre (DCL), es uno de los esquemas más simples con los que nos podremos encontrar en el área de la física básica, sobre todo si necesitamos analizar una situación donde se suma la aplicación de distintas fuerzas.

Por ello, en este post te explicaremos qué es un gráfico de este tipo, cuáles son sus usos y te enseñaremos cómo hacerlo.

Diagrama de Cuerpo Libre ➡️ Teoría Física y Ejemplos de uso! (1)

Tabla de Contenidos

  • ¿Qué es un diagrama de cuerpo libre?
  • ¿Para qué sirve?
  • ¿Cómo se hace el diagrama de cuerpo libre?
  • Ejemplos de diagramas DCL
    • Persona jalando una caja
    • Una lámpara colgando de un techo
    • Un objeto cayendo libremente
    • Una caja deslizándose sobre una superficie inclinada
    • Dos cuerpos colgando de una cuerda y una polea

¿Qué es un diagrama de cuerpo libre?

Un diagrama de cuerpo libre es simplemente un esquema donde se grafican todas aquellas fuerzas ejercidas sobre un objeto, pero con la particularidad de que el mismo se representa aislado de otros elementos, aunque este forme parte de un sistema entero.

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Por esta razón, también se le conoce como diagrama de cuerpo aislado, pues toma en cuenta solo un “sistema físico” en específico, para poder calcular las fuerzas externas capaces de incidir en él.

En consecuencia, todas las fuerzas aplicadas sobre el cuerpo libre en cuestión, se grafican mediante vectores (flechas) que las simbolizan.

Así, el diagrama de cuerpo libre se relaciona directamente con la segunda de las leyes de Newton, la cual ayuda a comparar las consecuencias de una fuerza neta externa sobre un determinado objeto, siempre y cuando el cuerpo en cuestión no cambie el tamaño de su masa, no viaje a la velocidad de la luz, ni posea proporciones de partículas atómicas.

¿Para qué sirve?

Gracias a la física, sabemos que no existe un cuerpo libre capaz de producir fuerza de la nada, es decir, para poder moverse debe recibir un impulso aplicado por otro objeto o sistema físico.

De allí la importancia de realizar un DCL, porque sirve como un método capaz de identificar y graficar las fuerzas que afectan un cuerpo material específico.

(Video) Diagrama de Cuerpo Libre - Concepto Basico - Video 108

En términos generales, el diagrama de cuerpo libre es útil cuando necesitamos resolver problemas mecánicos estándares o simplemente para analizar situaciones que impliquen equilibrio de fuerzas.

Esto significa que se puede emplear como un paso importante antes de aplicar la segunda ley de Newton, y realizar estudios acerca del estado de equilibrio o de movimiento de un cuerpo, luego de calcular la fuerza neta externa ejercida sobre el mismo. Básicamente, se usa en los campos de la física, la ingeniería o la mecánica.

¿Cómo se hace el diagrama de cuerpo libre?

Para hacer un DCL se deben considerar algunos factores bastante importantes, por ejemplo, incluir todas las fuerzas ejercidas sobre el cuerpo u objeto de estudio, las cuales se representan con vectores para indicar las direcciones de las mismas, mientras que la longitud de dichas flechas simbolizan su intensidad.

Sin embargo, es necesario tener cuidado de agregar únicamente la información precisa, pues la intención de este tipo de esquemas es ayudar a visualizar los datos mediante un boceto simple.

Ahora bien, observemos paso a paso cómo se debe llevar a cabo el procedimiento para poder realizar un diagrama de cuerpo libre, fácilmente:

  • Identifica el cuerpo libre: puede que haya más de un objeto formando parte de un sistema, por ello, se deben separar y hacer los diagramas individualmente para cada uno. También es muy útil asignarle un nombre, por ejemplo, “bloque de masa” (M), “cuerpo A”, o simplemente un punto.
  • Elige el sistema de referencia: en este se graficará el diagrama. Comúnmente se utiliza el de coordenadas “X” y “Y”. El cuerpo libre siempre se ubica en medio de ambos, justo donde hacen contacto.
  • Identificar y agregar las fuerzas: las mismas se señalan con vectores y pueden ser, por ejemplo, la fuerza normal (N); la fuerza cortante (V); la fuerza de tensión (T) ejercidas por cables o cuerdas, que siempre se dibujan en dirección hacia afuera del cuerpo; entre otras como la del peso de la masa (mg / aunque en ocasiones se le representa con la letra P); la gravitatoria (W); la fuerza elástica (K) de los resortes; o la de fricción (F / también Ffr), según el caso.

Ejemplos de diagramas DCL

Tal como observaremos en los próximos ejemplos de diagrama de cuerpo libre, los mismos son sumamente simples, lo cual ayuda a visualizar cada una de las fuerzas aplicadas sobre algún objeto:

(Video) Diagrama de Cuerpo Libre DCL |Concepto y Ejemplos| Mecánica |Estática / Dinámica| - Salvador FI

Persona jalando una caja

Si suponemos que alguien intenta jalar una caja pesada para trasladarla horizontalmente de izquierda a derecha, sobre una superficie plana, el diagrama de cuerpo libre debe representar la fuerza (F) aplicada por esa persona más otras como la normal, o la de gravedad.

Considerando que la fuerza normal (N), es aquella perpendicularmente presente cuando dos superficies entran en contacto, y el peso corresponde a la fuerza de gravedad en base al volumen de la masa de la caja; el DCL en este caso sería el siguiente:

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Una lámpara colgando de un techo

Para el segundo ejemplo, veremos el diagrama de cuerpo libre de una lámpara colgando del techo mediante dos cuerdas.

En esta situación, aplicaría la fuerza de gravedad, es decir, su peso (P), representada por una flecha en dirección al suelo; la fuerza de tensión de la primera cuerda (T1), apuntando al contrario de la lámpara; y la fuerza de tensión de la segunda cuerda (T2), también dibujada en sentido opuesto al objeto:

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Un objeto cayendo libremente

En esta oportunidad partiremos del ejemplo de un objeto cayendo libremente, para comparar las fuerzas que aplican en él. Imaginemos entonces, a un libro caer de una mesa.

De ser el caso, solamente aplicaría la fuerza de la gravedad, la cual representaremos en esta ocasión como el peso de masa mg, así, el DCL sería:

(Video) Física - Diagrama de Cuerpo Libre

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Una caja deslizándose sobre una superficie inclinada

Otro ejemplo indispensable para comprender cómo funciona el diagrama de cuerpo libre, es el de un objeto sobre un plano inclinado. En este sentido, supongamos que hay una caja deslizándose por una rampa y debemos calcular todas las fuerzas ejercidas en ella.

Para este caso también utilizaremos otras nomenclaturas comunes en los DCL, empezando por la fuerza normal (Fn), la cual, al ser perpendicular a la caja apoyada en la rampa, se identifica de forma diagonal en vez de dibujarse verticalmente.

Por otra parte, la fuerza de gravedad o el peso (en esta oportunidad Fg), sigue representándose de manera vertical y hacia abajo, aunque tanto la caja como la Fn estén inclinadas.

Finalmente, queda vigente la fuerza de fricción (Ffr), siempre representada en sentido opuesto al movimiento de la caja. El DCL quedaría de la siguiente forma:

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Dos cuerpos colgando de una cuerda y una polea

Por último, es importante explicar cómo hacer un diagrama de cuerpo libre de un sistema con más de un objeto, para ello, consideraremos dos cajas sostenidas con una cuerda y una polea.

Tal como explicamos antes, se debe realizar un DCL para cada una de las cajas por separado, pero en ambos “bloques de masa”, a los que nos referiremos como “m1” y “m2”, solamente aplican la fuerza de tensión de la cuerda (T), y la gravedad (la cual entenderemos en esta oportunidad por “m1g” y “m2g”):

(Video) 💥 Diagrama de Cuerpo Libre 👉EXPLICACIÓN DEFINITIVA

Diagrama de Cuerpo Libre ➡️ Teoría Física y Ejemplos de uso! (6)

Con todas estas nociones de física básica, podemos realizar distintos tipos de diagramas de cuerpo libre, para aplicarlos a diversas situaciones y poder comparar la fuerza externa neta que repercute en el movimiento de un objeto, tal como señala la segunda ley de Newton.

FAQs

¿Qué es diagrama de cuerpo libre y ejemplos? ›

Un diagrama de cuerpo libre es un boceto de un objeto de interés despojado de todos los objetos que lo rodean y mostrando todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo.

¿Cuál es la utilidad del diagrama de cuerpo libre? ›

Un diagrama de cuerpo libre es una representación gráfica utilizada a menudo por físicos e ingenieros para analizar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo libre. Estos diagramas son una herramienta para descubrir las fuerzas desconocidas que aparecen en las ecuaciones del movimiento del cuerpo.

¿Qué significa las siglas DCL en fisica? ›

Definición. El diagrama de cuerpo libre (DCL) de un cuerpo es una figura donde se muestra únicamente el cuerpo en cuestión (aislado conceptualmente de los demás cuerpos a su alrededor), junto con todas y cada una de las fuerzas que actúan sobre él.

¿Qué fuerzas podemos representar en un diagrama de cuerpo libre? ›

Las fuerzas que actúan son: la tensión de la cuerda A (Ta), la tensión de la cuerda B (Tb) y el peso w del bloque de masa m. En algunos casos, es conveniente girar el eje de coordenadas.

¿Qué utilidad tienen los diagramas de fuerza? ›

Un diagrama de fuerza, es una Page 15 15 representación usada en ciencias físicas, que facilita el análisis de las interacciones en mecánica ayudando a lograr aprendizajes significativos de las leyes de Newton.

¿Qué requisitos debe cumplir un diagrama de cuerpo libre? ›

es una herramienta poderosa para el logro de este objetivo. Definición de diagrama de cuerpo libre: Es un dibujo donde se representan todas las fuerzas que actúan sobre la partícula indicando su dirección. En este dibujo no deben aparecer las fuerzas que ejerce la partícula (cuidado con esto).

¿Cómo calcular la aceleración en un diagrama de cuerpo libre? ›

Cómo calcular la Aceleración de una masa Diagrama de cuerpo Libre DCL

¿Cómo se ubica el peso en un diagrama de cuerpo libre? ›

Diagrama de cuerpo libre, la fuerza peso - YouTube

¿Cómo se construye un diagrama de fuerzas? ›

Hay varias consideraciones que tener en cuenta. Hay una que ya se está utilizando: las fuerzas, por ser vectores, se representan con flechas. Una fuerza de mayor magnitud que otra, se dibuja con una flecha de mayor tamaño.

¿Cómo surgio la idea de DCL? ›

Si bien el concepto de DCL pudo surgir inicialmente como un intento de definir una situación clínica de riesgo aumentado de progresión a demencia, hoy día se ha producido una identificación prácticamente completa entre DCL y enfermedad de Alzheimer (EA), aunque se pretende utilizar en la demencia vascular.

¿Qué es la fuerza y 5 ejemplos? ›

La fuerza, entendida como una cualidad funcional del ser humano, es la capacidad que nos permite oponernos a una resistencia o ejercer una presión por medio de una tensión muscular. Ejemplos: levantar un peso, arrastrar un objeto o empujar algo.

¿Qué es la fuerza con ejemplos? ›

Ejemplos de fuerza

Al ejercer nuestra fuerza muscular sobre un objeto para levantarlo estamos venciendo la fuerza de gravedad. Si empujamos un cuerpo masivo con el hombro, como un refrigerador, no solo deberemos vencer la gravedad, sino también la fuerza de roce que se opone al movimiento.

¿Qué es una fuerza y un ejemplo? ›

Una fuerza es una acción que se ejerce sobre un objeto y que, como consecuencia, modifica su estado. Por ejemplo, puede cam- biarlo de lugar, romperlo, deformarlo, ponerlo en movimiento o detenerlo. En otras palabras, al aplicar una fuerza sobre un objeto se produce un efecto.

¿Cuál es la función de los diagrama? ›

Los diagramas son diseños geométricos que se realizan con el objetivo de representar gráficamente ideas, procesos, soluciones, mecanismos o fenómenos para facilitar su comprensión. La palabra que utilizamos en la actualidad deriva del latín, aunque su origen es griego y se traduce como 'esquema'.

¿Qué es y para qué sirve un diagrama de proceso? ›

Un diagrama de flujo de procesos tiene múltiples propósitos: Documentar un proceso con el fin de lograr una mejora en la comprensión, el control de calidad y la capacitación de los empleados. Estandarizar un proceso para obtener una eficiencia y repetibilidad óptimas.

¿Qué utilidad tienen los diagramas de fuerza? ›

Un diagrama de fuerza, es una Page 15 15 representación usada en ciencias físicas, que facilita el análisis de las interacciones en mecánica ayudando a lograr aprendizajes significativos de las leyes de Newton.

¿Cómo se ubica el peso en un diagrama de cuerpo libre? ›

Diagrama de cuerpo libre, la fuerza peso - YouTube

¿Cómo se construye un diagrama de fuerzas? ›

Hay varias consideraciones que tener en cuenta. Hay una que ya se está utilizando: las fuerzas, por ser vectores, se representan con flechas. Una fuerza de mayor magnitud que otra, se dibuja con una flecha de mayor tamaño.

¿Cómo dibujar fuerzas en física? ›

Esto se representa por medio de flechas, cuyo tamaño es proporcional a la magnitud de la fuerza, y su orientación señala la dirección y el sentido. Las fuerzas se representan dibujando flechas sobre el cuerpo en el que actúan, por ejemplo, la fuerza que se aplica al empujar un barril.

¿Cuáles son los elementos de la fuerza? ›

Son: 1) la magnitud (o tamaño, intensidad, módulo, etc.), 2) la dirección (el ángulo que forma con alguna recta conocida, general-mente la horizontal) y 3) posi- ción, o sea, un punto cualquiera de su línea de acción.

¿Cuál es la fórmula de diagrama de cuerpo libre? ›

La fuerza de fricción representada con la letra F y con dirección paralela al movimiento y opuesta a él. La fuerza de fricción F se calcula con la fórmula F=μKN donde μ K se denomina coeficiente de roce cinético y en general tiene valores comprendidos entre 0 y 1.

¿Qué es tensión ejemplos? ›

La tensión es la presión de una fuente de energía de un circuito eléctrico que empuja los electrones cargados (corriente) a través de un lazo conductor, lo que les permite trabajar como, por ejemplo, generar una luz.

¿Cómo se puede hacer un diagrama? ›

¿Cómo hacer un diagrama?
  1. Identifica el elemento de entrada y salida de tu sistema. Si es un diagrama de flujo lo que estás creando, es importante que primero tengas en cuenta por dónde empezar y cómo terminar nuestro proceso.
  2. Decide la dirección en la que quieras elaborar tu diagrama.

¿Cómo se le llama a la primera ley de Newton? ›

Primera Ley de Newton

"Todo cuerpo preserva su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él". Por ejemplo, una rana -sentada sobre una hoja- se mantendrá en reposo mientras no actúe una fuerza sobre ella.

¿Cuáles son las aplicaciones de las leyes del movimiento de Newton? ›

Las leyes de Newton son tres principios que analizan cómo hay fuerzas que actúan sobre los objetos para que estos se muevan. Son usadas para explicar el movimiento de los carros, las bicicletas y muchas cosas que ves a tu alrededor, hasta tus propios movimientos, al correr y saltar.

¿Cuál es el equilibrio rotacional? ›

¿Qué es el equilibrio rotacional? El concepto de equilibrio rotacional es el equivalente de la primera ley de Newton para un sistema en rotación. Un objeto que no está girando continúa sin rotar a menos que una torca externa actúe sobre él.

¿Cómo se calcula la fuerza ejemplos? ›

Para calcular una fuerza, utiliza la fórmula de fuerza igual a masa por aceleración: F = m × a. Asegúrate de que la medida de masa esté expresada en kilogramos y la aceleración en metros por segundo al cuadrado. El resultado que obtendrás al resolver la ecuación será una fuerza expresada en newtons.

¿Cómo calcular la velocidad con la masa y la altura? ›

La fórmula matemática es la siguiente Ep = m.g.h. siendo m, la masa, g la fuerza de la gravedad y h la altura del objeto.

¿Cómo calcular la masa de un objeto con fuerza y aceleración? ›

La segunda ley del movimiento de Newton es F = ma, o fuerza igual a masa por aceleración.

Videos

1. #fisica #diagramas #cuerpolibre FISICA - COMO SE REALIZA UN DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE?
(PROFE JN El canal del ingeniero)
2. Descomponer fuerzas en diagramas de cuerpo libre | Khan Academy en Español
(KhanAcademyEspañol)
3. Descomposición de Fuerzas | Diagrama de Cuerpo Libre | Coordenadas Cartesianas y Polares | Estática
(Miguel Angel Velásquez Zamora)
4. Diagrama de Cuerpo Libre - DCL - Ejercicios Resueltos de Física Básica
(Rubiños)
5. Estática | Ejercicio resuelto | Física
(Asesorías de Mate)
6. DIFERENCIA ENTRE VARIABLE INDEPENDIENTE Y DEPENDIENTE | Metodología Básica (y no tan básica)
(Habiaspensado)

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Author: Edwin Metz

Last Updated: 12/10/2022

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