Fuerzas internas y externasIntroducciónEn esta sección vamos a generalizar las leyes y teoremas de conservación analizados en el tema anterior para aplicarlos a un sistema de partículas. Cuando se trabaja con un sistema de partículas, lo primero que hay que determinar es:
Ambos puntos son muy importantes ya que, como veremos, dependiendo de cuál sea el sistema cuyo movimiento analicemos las fuerzas que actúan sobre él serán internas o externas y algunas magnitudes físicas aplicadas a un sistema de partículas dependerán de las fuerzas externas, de las internas o de ambas. Fuerzas internas y externasEn la siguiente animación se representan las fuerzas que actúan sobre un camión y su carga, al aplicar una fuerza (en rojo) sobre el camión. Cuando consideramos el sistema camión - caja la fuerza de rozamiento (en verde) que existe entre ambos elementos es una fuerza interna al sistema, al igual que la normal que el camión ejerce sobre la caja y la normal que la caja ejerce sobre el camión (en azul). Sin embargo, los pesos, la fuerza aplicada y la normal que ejerce el suelo son fuerzas externas al sistema. Cuando no existe rozamiento entre el camión y la caja, o es muy pequeño comparado con la fuerza aplicada, la caja no podrá adquirir la aceleración necesaria para seguir el movimiento del camión y caerá ya que dicho rozamiento es la única fuerza que actúa sobre la caja en la dirección de la aceleración. A continuación se desarrollan estas ideas un poco más. En la siguiente figura se ha representado un conjunto de dos partículas de masas m1 y m2. Sobre la masa 1 actúan las fuerzas F1 y F12, y sobre la masa 2 las fuerzas F2 y F21 Si el sistema cuyo movimiento queremos describir es el conjunto de las dos masas (a), las fuerzas F12 y F21 son fuerzas internas, puesto que sobre el sistema actúa la fuerza y su reacción. Las fuerzas internas representan la interacción mutua de las partículas del sistema. Por el contrario, F1 y F2 son fuerzas externas, ya que sobre el sistema no actúa la reacción de ninguna de las dos. Las fuerzas externas representan la interacción del sistema con el exterior del mismo. De lo dicho se deduce que el hecho de que una fuerza sea interna o externa depende de cómo se defina el sistema objeto de estudio. Cualquier fuerza puede ser interna o externa. Si el sistema está constituido únicamente por la masa 1 (parte (b) de la figura), sobre él actúan las fuerzas F12 y F1, y en este caso ambas son externas, ya que sobre el sistema no actúa la reacción de ninguna de las dos. Como ejemplo de fuerzas internas y externas, en la siguiente figura se ha representado un sistema constituido por dos bloques de masas m1 y m2. Entre ambos hay rozamiento, mientras que entre el suelo y el bloque 1 no hay rozamiento. Sobre el bloque inferior se ejerce una fuerza F. Las fuerzas representadas en verde son fuerzas externas y las fuerzas representadas en rojo son fuerzas internas. Si el sistema se define tomando solamente uno de los dos bloques, entonces todas las fuerzas que actúan sobre él serían externas. Puesto que, según lo visto al introducir la tercera ley de Newton, toda fuerza va acompañada de su reacción, ¿dónde están entonces las reacciones de las fuerzas externas aplicadas sobre el bloque 1 de la figura anterior? La reacción de la fuerza aplicada F actúa sobre el agente que ejerce la fuerza (por ejemplo, una persona tirando del bloque). La reacción de la normal N actúa sobre la superficie en que se apoya el bloque, y la reacción del peso P1 actúa sobre la Tierra. Como puede verse, ninguna de estas reacciones actúa sobre el sistema (bloque 1 más bloque 2), por lo que son fuerzas externas al mismo. |
