Objetivos de aprendizaje

Al finalizar esta sección, vas a poder:

  • Dibujar un diagrama de cuerpo libre (DCL) correcto para cualquier situación.
  • Identificar todas las fuerzas que actúan sobre un objeto.
  • Indicar la dirección positiva cuando hay fuerzas opuestas.

¿Qué es un diagrama de cuerpo libre?

Un diagrama de cuerpo libre (DCL) es un esquema que representa todas las fuerzas que actúan sobre un objeto.

  • El objeto se representa como un punto (o caja simple).
  • Cada fuerza es una flecha que parte del punto, en la dirección exacta de la fuerza.
  • El largo relativo de las flechas indica la magnitud relativa de las fuerzas.
DCL de una caja en una rampa con $F_g$, $F_N$ y $F_f$
DCL de una caja en una rampa con $F_g$, $F_N$ y $F_f$ (Bigler pág. 305)

Pasos para dibujar un DCL

1. ¿Actúa la gravedad? (En casi todos los problemas terrestres, sí.)

  • Dibujá $\vec{F}_g$ apuntando hacia abajo.

2. ¿Algo sostiene al objeto?

  • Superficie plana → fuerza normal $\vec{F}_N$, perpendicular a la superficie.
  • Cuerda, hilo → tensión $\vec{F}_T$, a lo largo del hilo.

3. ¿Hay una fuerza que empuja o jala?

  • Cuerda → tensión $\vec{F}_T$, a lo largo del hilo.
  • Empuje directo → thrust $\vec{F}_t$, en la dirección del empuje.
  • Solo incluí fuerzas que actúan ahora (no las del pasado).

4. ¿Hay fricción?

  • Si dos superficies están en contacto → casi siempre hay $\vec{F}_f$, paralela a la superficie y opuesta al movimiento.
  • El hielo se considera sin fricción salvo que se indique lo contrario.
  • La resistencia del aire se incluye en $\vec{F}_f$ salvo que se pida por separado.

5. ¿Se necesita indicar la dirección positiva?

  • Si hay fuerzas opuestas y vas a calcular → indicá cuál dirección es positiva con una flecha y un “+” en el diagrama.

Errores comunes

Error Correcto
Las flechas no parten del punto central Todas las flechas parten del punto que representa el objeto
Flechas desviadas de su dirección real Cada flecha debe apuntar en la dirección exacta de la fuerza
Incluir la velocidad como si fuera una fuerza La velocidad no es una fuerza y no aparece en el DCL
Omitir la fuerza normal Si hay superficie → hay normal
Diagrama de cuerpo libre — caso a
(Caja acelerada hacia la derecha)
Diagrama de cuerpo libre — caso b
(DCL de la caja)

DCL de una caja acelerada por una cuerda con $F_g$, $F_N$, $F_T$, $F_f$ (Bigler pág. 306)

Ejemplos

Caja en equilibrio sobre una mesa

Fuerzas: $\vec{F}_g$ (↓) y $\vec{F}_N$ (↑). Como no hay aceleración: $F_N = F_g$.

Caja acelerada por una cuerda

Fuerzas: $\vec{F}_g$ (↓), $\vec{F}_N$ (↑), $\vec{F}_T$ (→), $\vec{F}_f$ (←).

Como la caja acelera hacia la derecha: $F_T > F_f$, entonces $F_{neta} = F_T - F_f > 0$.

Piedra en el fondo de una pileta

Fuerzas: $\vec{F}_g$ (↓), $\vec{F}_N$ (↑), $\vec{F}_b$ (↑).

Como no hay aceleración: $F_N + F_b = F_g$.

DCL correctos e incorrectos de una piedra en el fondo de una pileta
DCL correctos e incorrectos de una piedra en el fondo de una pileta (Bigler pág. 307)

Ejercicios para practicar (Bigler)

Dibujá el DCL para cada situación:

  1. Un pájaro posado sin moverse sobre una rama.
  2. Un jugador de hockey deslizándose a velocidad constante (sin fricción).
  3. Un paracaidista en caída libre (justo después de saltar).
  4. Un paracaidista en velocidad terminal.
  5. Un avión en vuelo horizontal a velocidad constante.
  6. Un esquiador descendiendo una pendiente a velocidad constante.
  7. Un esquiador acelerando cuesta abajo.

Adaptado de Jeff Bigler — Physics 1: Mechanics in Plain English, licencia CC BY-NC-SA 4.0. Traducción y adaptación: Prof. Ing. Luciano Lamaita, 2026.