La ecuación para la tensión en una cuerda es el peso más el producto de la masa y la aceleración.
¿Qué es la tensión?
Cada objeto físico que está en contacto con otro ejerce fuerzas. Dependiendo de los objetos que están haciendo contacto, la fuerza de contacto tiene un nombre diferente. Para la cuerda, como con el cable y la cadena, la fuerza se llama tensión. Cualquier objeto que la cuerda se use para tirar, colgar, balancearse o apoyarse está sujeto a tensión. Como las cuerdas no se usan generalmente para empujar un objeto, la tensión a este respecto es una fuerza de tracción. Esta fuerza de tracción se puede ejercer sobre una cierta distancia, lo que equivale a la longitud de la cuerda.
Si engancha una cuerda a un objeto y la jala, la cuerda comienza a estirarse y finalmente se tensa. Esto es porque está bajo tensión. Si libera la tensión en la cuerda al dejar de jalarla, se afloja. Si la tensión es demasiado grande para que la cuerda no pueda estirarse más, eventualmente se romperá. En términos prácticos, esto significa que debe verificar el límite de tensión de la cuerda al intentar levantar o jalar un objeto con él.
La fórmula para la tensión sigue siendo la misma, independientemente del cuerpo que actúe sobre la cuerda o el cuerpo sobre el que se está actuando. Para la ecuación de tensión en una cuerda, el peso (W) es igual a la masa del objeto (m) multiplicada por la aceleración de la gravedad (g). Debido a esto, la ecuación también se puede dar como T = mg + ma. Como la tensión es una fuerza, los resultados dados a través de la fórmula se expresan en newtons y se anotan con el símbolo N.
Tensión en una sola longitud de cuerda
Para una única longitud de cuerda, su tensión está determinada por las fuerzas que actúan en cada extremo de la misma. Cualquier cambio en la masa del objeto al que está sujeta la cuerda o el nivel de aceleración al instante cambia la tensión en la cuerda. Hay varios factores que afectan la tensión.
La gravedad es una fuente de aceleración constante, incluso cuando la cuerda está inmóvil. En la fórmula anterior de T = mg + ma, "g" es la aceleración relacionada con la gravedad del objeto a la que está conectada la cuerda, mientras que "a" se refiere a cualquier otro tipo de aceleración relacionada con este objeto. Cuando un objeto está siendo suspendido por una cuerda, el peso del objeto cuenta como un tipo de aceleración.
La aceleración rotacional es otra consideración. Cuando un objeto cuelga de una cuerda y se lo mueve con movimientos circulares, se produce una fuerza centrípeta. Cuanto más rápido gira el objeto, más alta es la fuerza centrípeta que ejerce la cuerda para mantener el objeto en movimiento.
También se debe tener en cuenta la fricción. Cuando se usa una cuerda para jalar un objeto a lo largo de otra superficie, como el suelo, se produce fricción entre la superficie y el objeto. Esto se transfiere a la tensión de la cuerda.
Tensión en múltiples longitudes de cuerda
Una cuerda utilizada en un sistema de poleas está configurada de manera que se crean dos tramos de cuerda con una sola pieza. Usado para levantar cargas paralelas, ambas longitudes tienen la misma cantidad de tensión. Cuando se levantan cargas no paralelas a través de un sistema de poleas, la tensión de la cuerda cambia a medida que la fuerza de gravedad en el peso ha cambiado, al igual que la fuerza de tracción en la segunda longitud de la pieza.
