Conceptos Fundamentales de Fuerza y Movimiento: Leyes de Newton Explicadas
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Conceptos Fundamentales de Fuerza y Movimiento: Leyes de Newton
¿Qué es la Fuerza?
La fuerza es toda acción capaz de alterar el estado de reposo o movimiento de los cuerpos o de producir en ellos alguna deformación. Se mide en Newtons (N). Una unidad común es el kilopondio (Kp), donde 1 Kp = 9,8 N.
La Fuerza como Vector
La fuerza es una magnitud vectorial, por lo tanto, se representa mediante un vector. Los elementos de un vector fuerza son:
- Módulo: Valor numérico absoluto de la intensidad de la fuerza.
- Dirección: Recta que contiene el vector fuerza.
- Sentido: Indicado por la flecha del vector.
- Punto de aplicación: Punto sobre el cual se aplica la fuerza.
Las fuerzas se pueden clasificar según su dirección y sentido:
- Misma dirección y sentido.
- Misma dirección y sentido contrario.
- Fuerzas perpendiculares.
Equilibrio
Un cuerpo está en equilibrio cuando la resultante de todas las fuerzas aplicadas sobre él es nula.
Ley de Hooke
La ley de Hooke establece que la deformación que sufre un cuerpo elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada. La fórmula es:
F (N) = K (N/m) * Δl (m)
Donde:
- F es la fuerza aplicada.
- K es la constante elástica del material.
- Δl es el alargamiento (deformación).
Dinamómetro
El dinamómetro es el instrumento encargado de medir la intensidad de las fuerzas. Se basa en la ley de Hooke. Consta de un tubo con una escala graduada y un muelle elástico en su interior. El alargamiento del muelle, al aplicar una fuerza, es proporcional a dicha fuerza, y su valor se lee en la escala.
Dinámica
La dinámica es la rama de la física que estudia la relación entre las fuerzas y el estado de movimiento de un objeto.
Primera Ley de Newton: Ley de la Inercia
La primera ley de Newton, o ley de la inercia, establece que un cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme (MRU) si no actúa ninguna fuerza sobre él, o si la resultante de las fuerzas que actúan es nula. Si un objeto está en movimiento, continuará moviéndose a velocidad constante en línea recta a menos que una fuerza externa actúe sobre él. Si está en reposo, permanecerá en reposo.
La inercia es la tendencia que tiene un cuerpo a mantenerse en el estado en que se encuentra (reposo o movimiento).
Segunda Ley de Newton: Ley Fundamental de la Dinámica
La segunda ley de Newton, o ley fundamental de la dinámica, establece que si sobre un cuerpo actúa una fuerza resultante, este adquiere una aceleración directamente proporcional a la fuerza aplicada, donde la masa del cuerpo (m) es la constante de proporcionalidad.
F = m (Kg) * a (m/s²)
Tercera Ley de Newton: Ley de Acción y Reacción
La tercera ley de Newton, o ley de acción y reacción, establece que si un cuerpo ejerce una fuerza (acción) sobre otro cuerpo, este, a su vez, ejerce sobre el primero otra fuerza (reacción) con el mismo módulo y dirección, pero de sentido contrario.
Características de las fuerzas de acción y reacción:
- Se presentan por parejas.
- Son simultáneas.
- Siempre actúan sobre cuerpos diferentes, por lo tanto, nunca se anulan entre sí.