Mi libro de texto dice “Para cambiar la dirección del movimiento, se debe aplicar una fuerza normal a la dirección del movimiento del cuerpo”. ¿La fuerza siempre necesita estar en ángulo recto con el cuerpo para cambiar su dirección?

Answer 1

Técnicamente no.

Para cambiar la dirección del movimiento, debe haber una fuerza que actúe sobre el cuerpo.

Si desea invertir la dirección del movimiento, la fuerza aplicada sobre el cuerpo será antiparalela a la dirección del movimiento.

Sin embargo, si aplica una fuerza sobre el cuerpo desde cualquier ángulo, el componente a lo largo de la dirección del movimiento acelera o desacelera el cuerpo a lo largo de la dirección del movimiento, mientras que el componente que actúa perpendicular acelera el cuerpo en esa dirección.

Ahora, la velocidad final será la resultante de los componentes de la velocidad a lo largo del directorio de movimiento y de esa perpendicular a él.

Para concluir, para cambiar la dirección de un cuerpo en movimiento, no es necesario aplicar una fuerza perpendicularmente, sino que será el componente que actúe perpendicularmente lo que provocará el cambio de dirección.

Espero que esto ayude.

Answer 2

Sí, debe existir un COMPONENTE de fuerza que esté en ángulo recto con la dirección del cuerpo en movimiento para que cambie su trayectoria actual.

Dejame darte un ejemplo.

Tengo una caja que está siendo jalada, o empujada, como quieras, hacia una dirección, por ejemplo, hacia el norte sobre una superficie plana (un avión). Ahora bien, si alguien viene y empuja esta caja desde el lado sureste (es decir, se desvía 45 grados de la dirección de la caja), la caja seguramente cambiaría su dirección. La caja probablemente ahora se dirigiría hacia una dirección entre el norte y el noroeste, pero definitivamente ya no hacia el norte.

En este caso, la persona que empuja desde el sureste ejerce una fuerza hacia el noroeste. Esta fuerza se puede dividir en dos componentes / direcciones, que es una a lo largo de la dirección de la caja y otra en ángulo recto a la dirección de la caja. Entonces, básicamente uno hacia el norte y otro hacia el oeste.

Entonces, ahí lo tiene, una fuerza aplicada no directamente en ángulo recto (a la dirección del cuerpo en movimiento) siempre tendrá un componente de fuerza de ángulo recto. Si ha experimentado la trigonometría y el teorema de Pitágoras, puede descomponer cualquier fuerza en sus componentes. Te ahorraré los detalles, pero aquí hay un enlace que te ayudará: Componentes de una Fuerza. En un plano bidimensional, forma un triángulo, y la fuerza (más apropiadamente llamada vector de fuerza ) sería la hipotenusa, mientras que los componentes de la fuerza son los dos lados restantes (que son normales entre sí).

¡Feliz aprendizaje!

Nota: en mi ejemplo anterior, supuse que las dos fuerzas que afectan la caja (la primera que empuja hacia el norte y la segunda hacia el noroeste) son algo similares en magnitud. Si uno es mucho mayor que el otro, el efecto de la menor fuerza de acción es muy probable que sea insignificante.

Answer 3

La redacción del libro de texto es correcta, pero no la más esclarecedora para los estudiantes que intentan aprender. Entonces uno se pregunta, “¿qué pasa con la aplicación de una fuerza en ángulos distintos de lo normal”? Intente aplicar una fuerza en otros ángulos y verá que se reduce a la fuerza aplicada en un ángulo normal para el cambio direccional. Aquí hay una explicación adicional:

Puede colocar cualquier vector de fuerza en la coordenada cartesiana. Entonces está claro que un vector de fuerza está formado por 2 componentes, x e y, que son perpendiculares entre sí.

Ahora, si agrega otro vector de fuerza al original (por simplicidad, supongamos que el vector de fuerza original es paralelo a la dirección x), para que la fuerza resultante cambie de dirección, el nuevo vector de fuerza no debe ser paralelo al original. – entonces hay un componente perpendicular en la nueva fuerza con respecto a la original.

Editar: me di cuenta de que la pregunta está interesada en el cambio de dirección de un objeto (masa), no de una fuerza dada. El argumento y las intuiciones para una masa son los mismos:

Reemplace el vector de fuerza con el vector de impulso en mi respuesta.

Encontrará que la masa cambió de dirección porque adquiere algún momento perpendicular a su vector de momento original. Un cambio de momento, usando la segunda ley de Newton, se debe a una fuerza aplicada.