Conceptos Clave sobre Fuerza y Leyes de Newton: Explicación Detallada

Fuerza: Conceptos Fundamentales

Las fuerzas son las responsables de que los cuerpos cambien su estado de movimiento o se deformen. Pueden efectuarse por contacto directo o a distancia. Las fuerzas a distancia son aquellas en las que los cuerpos que interactúan no se tocan, es decir, no están en contacto. Ejemplos de estas fuerzas son la gravitatoria y la electromagnética.

Clasificación de los Materiales según su Respuesta a las Fuerzas

Los materiales se clasifican en:

• Rígidos: No se deforman bajo la acción de una fuerza.
• Plásticos: Se deforman por la fuerza y no recuperan su forma original.
• Elásticos: Se deforman con una fuerza, pero recuperan la forma inicial cuando esta cesa.

Leyes de Newton

Primera Ley de Newton (Ley de la Inercia)

Aunque fue enunciada un siglo antes por Galileo Galilei, fue Newton quien la refinó y le dio su forma definitiva.

Enunciado: Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza, o la fuerza resultante es 0, el cuerpo se mantiene en reposo o con velocidad constante.

Segunda Ley de Newton (Ley Fundamental de la Dinámica)

Permite cuantificar la aceleración que adquiere un cuerpo cuando se le aplica una fuerza.

Fuerza = Masa x Aceleración (F = m x a)

Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza o la fuerza resultante es nula, la aceleración de este cuerpo será: a = F/m = 0 m/s².

Tercera Ley de Newton (Ley de Acción-Reacción)

Para describir una interacción entre dos cuerpos, hacen falta dos fuerzas.

Se llaman fuerzas de acción y reacción, y poseen el mismo módulo, la misma dirección, sentidos contrarios y distintos puntos de aplicación.

Fuerzas Destacadas

Fuerza de Atracción Gravitatoria

Ley de Gravitación Universal

La fuerza de atracción gravitatoria es:

• Proporcional a las masas que interaccionan.
• Inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa las masas.

F_gravedad = G * (m1 * m2) / r²

Donde G es la constante de gravitación universal, un valor muy pequeño.

Masa y Peso

El peso es el nombre que recibe la fuerza de atracción gravitatoria que ejerce un cuerpo (como un planeta) sobre los cuerpos situados en su cercanía.

Es igual al valor de la masa que poseen los cuerpos multiplicada por la aceleración de la gravedad (g).

Peso = m * g

Fuerza Normal

La fuerza normal (N) es la fuerza que ejerce una superficie sobre un cuerpo que está apoyado en ella. Es vertical y hacia arriba.

Fuerza de Rozamiento

Es la fuerza que existe entre un cuerpo y la superficie sobre la que se desliza, y se debe a la fricción entre ambas. Se opone al movimiento de una superficie respecto a otra. Si la fuerza aplicada es menor o igual a la fuerza de rozamiento máxima (F ≤ Fr_max), el cuerpo permanecerá en reposo, y F = Fr. La fuerza de rozamiento toma su valor máximo cuando el cuerpo está a punto de moverse o ya en movimiento: Fr_max= μ * N, donde μ es el coeficiente de rozamiento, que toma valores entre 0 y 1, y depende de las superficies en contacto. Si el cuerpo se desliza por una superficie horizontal, N = Peso.