Conceptos Esenciales de Fuerza, Movimiento y Cinemática
Conceptos Fundamentales de Fuerza
La fuerza es toda causa capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo, o de producir una deformación en él. Se mide en Newtons (N).
Tipos de cuerpos según su deformación:
- Rígidos: No modifican su forma cuando actúa sobre ellos una fuerza (ej. una mesa).
- Elásticos: Recuperan su forma original cuando deja de actuar la fuerza que los deforma (ej. un muelle).
- Plásticos: Tras cesar la fuerza que los deforma, no recuperan su forma primitiva y quedan deformados (ej. plastilina).
Leyes y representaciones gráficas
- Ley de Hooke: El estiramiento producido en un muelle es directamente proporcional a la fuerza aplicada.
- Gráfica posición-tiempo: Nos permiten conocer la posición de un cuerpo en cualquier instante de tiempo.
Cinemática: Movimiento y Velocidad
- Desplazamiento: Es la diferencia de posición que ocupa entre los dos instantes de tiempo que consideremos. Se mide en metros (m).
- Trayectoria: Camino que describe el móvil en su movimiento (ej. circular).
- Espacio recorrido: El espacio recorrido y el desplazamiento no siempre coinciden; esto solo ocurre cuando el movimiento es rectilíneo y el cuerpo no cambia el sentido de su movimiento.
- Velocidad media: Magnitud que mide la mayor o menor rapidez con la que se realiza un movimiento. Se mide en m/s.
- Velocidad instantánea: Es la velocidad de un cuerpo en cada instante o en un punto determinado de su trayectoria.
- Gráfica velocidad-tiempo: Este tipo de gráficas nos permiten conocer la velocidad instantánea de un cuerpo en cualquier instante.
- Aceleración (a): Es la variación de velocidad en la unidad de tiempo. Se mide en m/s². (Sin fuerza no hay aceleración; la fuerza es lo que hace que un cuerpo en reposo se ponga en movimiento).
Leyes de Newton
Primera Ley de Newton (Ley de Inercia)
Todo cuerpo permanece en reposo o con movimiento rectilíneo y velocidad constante si sobre él no actúa ninguna fuerza. Esta propiedad se denomina inercia, que es la tendencia de un cuerpo a mantener su estado de reposo o de movimiento.
Segunda Ley de Newton (Ley Fundamental de la Dinámica)
La fuerza que actúa sobre un cuerpo y la aceleración que le produce son directamente proporcionales, y la constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo. La fuerza aplicada y la aceleración producida tienen siempre la misma dirección y sentido.
- Fórmulas: F = m · a; m = F / a; a = F / m.
- Newton: Un Newton es la fuerza necesaria para comunicar a 1 kg de masa una aceleración de 1 m/s².
Tercera Ley de Newton (Principio de Acción y Reacción)
Si un cuerpo hace una fuerza llamada acción sobre otro, este hace otra fuerza llamada reacción sobre el primero, de igual módulo y dirección, pero de sentido contrario.