Fuerza de empuje horizontal en superficies planas
La fórmula para calcular la fuerza de empuje horizontal en superficie plana es la siguiente: o, proyectando los vectores: Esta fuerza de empuje (no confundir con la fuerza que un fluido dentro de un campo gravitatorio ejerce sobre cualquier cuerpo sumergido en él) puede ser calculada por un método sencillo.
Sólo se debe recordar la Segunda Ley de Newton así como la fórmula para calcular el rozamiento dinámico (o fricción dinámica).
La fórmula del rozamiento dinámico (en módulo) es la siguiente.
es el módulo de la fuerza normal Es usual en los textos encontrar el coeficiente de rozamiento cinético (aquí llamado dinámico) con la notación μk.
Por lo tanto como el peso es una fuerza, existirá una fuerza de reacción que se ejerce sobre la tierra y es opuesta a la superficie horizontal y no acelera verticalmente, deducimos que sobre él se está ejerciendo una fuerza que equilibra al peso.
A esta fuerza perpendicular a la superficie y opuesta al peso se le llama fuerza normal.
La fuerza normal de una superficie horizontal plana sobre un objeto que empujado con una fuerza horizontal siempre será de igual magnitud al peso pero con dirección opuesta.
Por ello, como la normal tiene dirección hacia arriba tendrá signo positivo.
La fuerza normal será igual pero con signo contrario: donde m es la masa del objeto sobre la superficie y
es la gravedad, vector que tiene como valor, aproximadamente constante en toda la superficie de la Tierra,
Para calcular la fricción no sólo se necesita la normal sino también un coeficiente de rozamiento dinámico, denominado Cdin.
Este es el valor constante de fricción entre una superficie y un objeto sobre ella.
Aunque el coeficiente de fricción no tiene una fórmula analítica para ser calculado este dato lo dará el propio problema.
Ambas fuerzas no tienen porqué estar ejerciéndose en el mismo plano, con lo que puede generarse un momento o torque.
Se puede igualar las dos fórmulas de la fuerza total, obteniendo: 3.
Factorizando "m" (masa) se tendrá: o, proyectando los vectores: Esta última fórmula es la fórmula con la que se puede calcular la fuerza de empuje de un objeto sobre una superficie horizontal.
Cuando se habla de fuerza horizontal quiere decirse que la fuerza total aplicada se realiza en un ángulo de 0 grados o radianes (ver esquema).
