Fuerza Neta
La fuerza neta es la fuerza global única que resulta de combinar todas las fuerzas que actúan sobre un objeto, teniendo en cuenta sus direcciones.
Definition
La fuerza neta es la fuerza total sobre un objeto después de sumar todos los empujones y jalones: las fuerzas en la misma dirección se suman, y las fuerzas en direcciones opuestas se cancelan parcialmente. Es la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre el objeto, y es la fuerza neta, no una sola fuerza, la que determina la aceleración mediante $F_{\text{net}} = ma$. Escrito por completo, $\vec{F}_{\text{net}} = \sum_i \vec{F}_i$, se calcula sumando los vectores de fuerza componente por componente, y su dirección siempre es la dirección de la aceleración. Los diagramas de cuerpo libre aíslan un objeto y muestran cada fuerza sobre él. Descomponer esas fuerzas en componentes perpendiculares permite escribir una ecuación por cada eje.
Example
Dos amigos empujan una caja hacia la derecha con $10\ \text{N}$ cada uno mientras la fricción la jala hacia la izquierda con $5\ \text{N}$, así que la fuerza neta es $10 + 10 - 5 = 15\ \text{N}$ hacia la derecha. Un trineo de $5\ \text{kg}$ jalado hacia adelante con $30\ \text{N}$ contra $10\ \text{N}$ de fricción tiene una fuerza neta de $30 - 10 = 20\ \text{N}$ hacia adelante y acelera a $20 \div 5 = 4\ \text{m/s}^2$. Con un jalón en ángulo, una caja de $10\ \text{kg}$ jalada con $50\ \text{N}$ a $37^\circ$ sobre la horizontal en un piso con $\mu_k = 0.20$ recibe una componente horizontal de $50\cos 37^\circ = 40\ \text{N}$; verticalmente, la fuerza normal es $N = 98 - 50\sin 37^\circ = 98 - 30 = 68\ \text{N}$, así que la fricción es $0.20 \times 68 = 13.6\ \text{N}$, la fuerza neta es $40 - 13.6 = 26.4\ \text{N}$, y $a = 2.64\ \text{m/s}^2$.
Key Insight
Si la fuerza neta es cero, el objeto sigue haciendo lo que ya estaba haciendo, permaneciendo quieto o moviéndose a rapidez constante. Una fuerza grande no garantiza movimiento: un empujón de $500\ \text{N}$ sobre un auto es inútil si la fricción y los frenos empujan de vuelta con $500\ \text{N}$, dejando una fuerza neta de cero y ninguna aceleración. También existe una regla sobre qué fuerzas cuentan. Las fuerzas internas entre partes de un sistema siempre se cancelan en pares según la tercera ley de Newton, así que solo las fuerzas externas contribuyen a la fuerza neta sobre el sistema como un todo, por eso no puedes levantarte a ti mismo tirando de tus propios cordones.