Calculadora de fuerza
Resuelve la segunda ley de Newton para la fuerza, la masa o la aceleración; calcula el peso a partir de la masa y la gravedad; halla la fricción a partir de un coeficiente y la fuerza normal; o suma varias fuerzas en distintos ángulos para obtener la fuerza neta y la aceleración que produce. Cada respuesta incluye su desarrollo, y el modo de fuerza neta dibuja un diagrama de cuerpo libre. Funciona en tu navegador; gratis, sin registro.
Segunda ley de Newton: la fuerza neta sobre un objeto es igual a su masa por su aceleración. Introduce la fuerza neta, no solo una de las fuerzas que actúan.
Calculado
Resultados
3000 N
Fuerza neta F
El desarrollo
- Parte de F = m × a.
- F = 1200 × 2,5 = 3000 N
Cómo usar la calculadora de fuerza
- 1. Elige el cálculo. F = ma para la fuerza neta sobre un objeto, W = mg para el peso, f = μN para la fricción, o Fuerza neta para combinar varias fuerzas.
- 2. Elige la incógnita y completa el resto. La casilla que buscas se convierte en la respuesta. Cada casilla tiene su propio menú de unidades: newtons, kilonewtons, libras-fuerza, kilogramos o libras, m/s² o g.
- 3. Para varias fuerzas, indica magnitudes y ángulos. Mide cada ángulo en sentido antihorario desde el eje x positivo: 0° es a la derecha, 90° arriba, 180° a la izquierda y 270° abajo. Añade una masa si quieres la aceleración.
- 4. Lee el desarrollo. Se muestran la ecuación, el despeje y los números sustituidos, y el modo de fuerza neta añade una tabla de componentes y un diagrama de cuerpo libre.
Las ecuaciones
| Magnitud | Ecuación | Notas |
|---|---|---|
| Segunda ley de Newton | F = m × a | F es la fuerza neta sobre el objeto, en newtons (1 N = 1 kg·m/s²) |
| Peso | W = m × g | g = 9,80665 m/s² con la gravedad estándar, así que 1 kg pesa 9,80665 N |
| Fricción | f = μ × N | N es la fuerza normal; μs da la fricción estática máxima, μk la fricción de deslizamiento |
| Fricción sobre suelo horizontal | f = μ × m × g | La fuerza normal sobre una superficie plana es igual al peso cuando nada más empuja en vertical |
| Fuerza neta | ΣFx = ΣF cos θ, ΣFy = ΣF sen θ | Suma las componentes y luego |F| = √(ΣFx² + ΣFy²) |
Referencia: OpenStax University Physics, volumen 1, secciones 5.3 y 6.2. La gravedad estándar es exacta por definición (CGPM, 1901).
Ejemplos desarrollados
F = ma. Un coche de 1.200 kg que acelera a 2,5 m/s² necesita una fuerza neta de 1.200 × 2,5 = 3.000 N (el valor predeterminado). Ten en cuenta que es la fuerza neta: el empuje del motor menos la resistencia del aire y la de rodadura.
Peso. Una persona de 70 kg pesa 70 × 9,80665 = 686,5 N en la Tierra, pero 70 × 1,62 = 113,4 N en la Luna. Su masa es de 70 kg en ambos lugares.
Fricción. Un bloque que presiona una superficie con una fuerza normal de 200 N y μ = 0,4 siente 0,4 × 200 = 80 N de fricción. Para un bloque de 10 kg sobre suelo horizontal con μ = 0,4, f = 0,4 × 10 × 9,80665 = 39,23 N.
Fuerza neta. Tira con 10 N hacia la derecha, 6 N hacia arriba y 4 N hacia la izquierda. Las componentes x suman 10 − 4 = 6 N y las componentes y suman 6 N, así que la fuerza neta es √(6² + 6²) = 8,485 N a 45°. Si el objeto tiene una masa de 2 kg, su aceleración es 8,485 ÷ 2 = 4,243 m/s² en esa misma dirección.
Coeficientes de fricción
| Superficies | Estática μs | Cinética μk |
|---|---|---|
| Caucho sobre hormigón seco | 1,0 | 0,7 |
| Madera sobre madera | 0,5 | 0,3 |
| Acero sobre acero (seco) | 0,6 | 0,3 |
| Zapatos sobre hielo | 0,1 | 0,05 |
| Teflón sobre acero | 0,04 | 0,04 |
Valores aproximados de OpenStax University Physics, volumen 1, tabla 6.1. Los coeficientes reales varían según el estado de la superficie.
Errores comunes
- Usar una sola fuerza en lugar de la fuerza neta. En F = ma, F es la suma vectorial de todas las fuerzas. Un empuje de 50 N contra 50 N de fricción da una aceleración cero.
- Confundir masa y peso. La masa se mide en kilogramos y no cambia; el peso es una fuerza en newtons y depende de g. Una báscula en kilogramos mide en realidad el peso y divide entre g.
- Usar el peso como fuerza normal en una pendiente o cuando se tira con un ángulo. Entonces la fuerza normal es distinta de mg; usa la Calculadora de plano inclinado para las rampas.
- Tratar μ como una propiedad de un solo objeto. Pertenece a un par de superficies.
Preguntas frecuentes
- ¿Cómo se calcula una fuerza?
- Multiplica la masa por la aceleración: F = ma. Un objeto de 5 kg que acelera a 3 m/s² requiere una fuerza neta de 15 N. Si actúan varias fuerzas, súmalas primero como vectores y usa la fuerza neta resultante.
- ¿Qué es un newton?
- Un newton es la fuerza que da a una masa de 1 kg una aceleración de 1 m/s², así que 1 N = 1 kg·m/s². Cerca de la superficie terrestre equivale aproximadamente al peso de una manzana pequeña, unos 100 g.
- ¿Cuál es la diferencia entre masa y peso?
- La masa mide cuánta materia tiene un objeto y es la misma en todas partes. El peso es la fuerza gravitatoria sobre esa masa, W = mg, así que cambia según el lugar. La misma persona de 70 kg pesa unos 686,5 N en la Tierra y 113,4 N en la Luna.
- ¿Cómo se halla la fuerza neta de varias fuerzas?
- Descompón cada fuerza en componentes x e y (F cos θ y F sen θ), suma todas las componentes x y todas las componentes y, y combina las dos sumas con el teorema de Pitágoras. La dirección es el atan2 de ΣFy entre ΣFx.
- ¿Qué significa una fuerza neta cero?
- El objeto está en equilibrio: permanece en reposo o se mueve a velocidad constante. Una fuerza neta cero no significa que no actúe ninguna fuerza, sino que se anulan entre sí. La calculadora indica este caso de forma explícita.
- ¿Cómo convierto libras-fuerza a newtons?
- Multiplica por 4,448222: 1 lbf es el peso de una masa de una libra con la gravedad estándar, 0,45359237 kg × 9,80665 m/s². Un kilogramo-fuerza equivale exactamente a 9,80665 N. Los menús de unidades hacen estas conversiones por ti.