Conceptos Fundamentales de Fuerza y Leyes de Newton: Masa, Peso y Más

Diferencias entre Masa y Peso

Ley de Gravitación Universal

• Plantea que todos los cuerpos con masa del universo se atraen.
• La fuerza gravitatoria depende de la masa de los cuerpos y de la distancia que separa los mismos.
• La fuerza gravitatoria es directamente proporcional al producto de las masas.
• La fuerza gravitatoria es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa los cuerpos.

Fórmula:

F = (G * m1 * m2) / d²

Donde:

• G: 6.67 x 10^-11 Nm²/kg² (Constante de Gravitación Universal)

Tipos de Fuerzas

Fuerza Elástica

• Es la fuerza que aplica un cuerpo elástico deformado (resorte), sobre el cuerpo que ocasiona la deformación.
• La fuerza elástica es una fuerza restauradora, ya que siempre intenta volver a su forma original.
• La dirección de la fuerza es la misma que la deformación.
• El módulo de la Fe depende de las características del resorte y se calcula: Fe = k * |Δl|
  • k = constante elástica
  • |Δl| = deformación
• El sentido de la Fe es contrario a la deformación.

Fuerza Normal

• Es la fuerza que ejerce una superficie sobre los cuerpos que están apoyados en ella. La dirección es perpendicular a la superficie de apoyo.
• El sentido es desde la superficie hacia el objeto. El punto de aplicación es el centro del cuerpo.
• Si el cuerpo no está apoyado sobre una superficie, no hay fuerza normal.

Fuerza de Rozamiento

• Es la fuerza entre dos superficies en contacto. La fuerza de roce siempre intenta oponerse al movimiento.
• La dirección es la misma que la superficie y el sentido es opuesto. El módulo de la Fr depende de la cantidad de superficie en contacto. Cuanto mayor contacto hay entre las superficies, mayor será el rozamiento.

Tensión

• Es la fuerza que actúa cuando una cuerda (hilo o piola) está tirante. La dirección es la misma que la cuerda y su sentido es de manera que la cuerda esté tirante.

Empuje

• Es la fuerza que ejerce un fluido (líquido o gaseoso) sobre los cuerpos sumergidos en él.
• La dirección de la fuerza de empuje es vertical y su sentido es contrario al peso.

Suma de Fuerzas

Fuerzas Colineales

Las fuerzas colineales son aquellas que tienen la misma dirección. Su sentido puede ser igual u opuesto.

Fuerzas Colineales del Mismo Sentido

Para sumar fuerzas colineales del mismo sentido, la resultante (Fn) será de la misma dirección y sentido que las fuerzas a sumar.

Fuerzas Colineales de Distinto Sentido

La suma de dos o más fuerzas colineales de sentidos contrarios, es otra fuerza colineal con ellas. El valor de dicha fuerza es la diferencia (resta) de los módulos de los sumandos. Su sentido es igual al de la fuerza de mayor valor.

Fuerzas No Colineales

Son aquellas fuerzas que no tienen la misma dirección.

Fuerza Neta (Fn)

• Es la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo.
• Consiste en sustituir todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo por una única fuerza que produzca el mismo efecto.
• Cuando la Fn sobre un cuerpo es cero, el cuerpo se encuentra en equilibrio de traslación.

Primera Ley de Newton (Ley de la Inercia)

Si la Fn sobre un cuerpo es nula (las fuerzas se anulan entre sí, o no actúa ninguna fuerza), la velocidad del cuerpo es constante. Esto implica que si el cuerpo estaba inicialmente en reposo, seguirá en reposo, y si el cuerpo estaba en movimiento, seguirá moviéndose con M.R.U. (Movimiento Rectilíneo Uniforme). También podemos afirmar que si la velocidad de un cuerpo es constante, la Fn sobre él es nula.

Tercera Ley de Newton (Ley de Acción y Reacción)

Siempre que un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, el cuerpo B simultáneamente (al mismo tiempo) ejercerá una fuerza sobre el cuerpo A. Dicho par de fuerzas se denomina acción y reacción. Estas fuerzas tienen siempre la misma dirección, sentido opuesto, igual módulo y distinto punto de aplicación. Al tener distinto punto de aplicación, este par de fuerzas no se puede sumar porque actúan en cuerpos diferentes.