Conceptos Fundamentales de Fuerzas y Mecánica: Aplicaciones y Principios

Fuerza: Concepto y Representación

Fuerza: Es cualquier causa capaz de producir efectos sobre los cuerpos, tales como el movimiento y la deformación.

Su Representación: Se representa mediante vectores.

• Punto de aplicación: Punto donde se aplica la fuerza.
• Dirección: Es la recta sobre la cual se aplica la fuerza.
• Sentido: Hacia donde se mueve la recta.

Intensidad: Es la magnitud de la fuerza aplicada. Su unidad en el Sistema Internacional (S.I.) es el newton (N).

Tipos de Fuerzas según su Dirección y Sentido

• Fuerzas en la misma dirección, sentido y punto de aplicación: La fuerza resultante es igual a la suma de las intensidades de las fuerzas.
• Fuerzas en la misma dirección, sentido opuesto y mismo punto de aplicación: La resultante es una fuerza en el sentido de la mayor fuerza, cuya intensidad es la diferencia entre ambas fuerzas.
• Fuerzas perpendiculares con el mismo punto de aplicación: R² = F₁² + F₂²

Tipos de Fuerzas

Fuerzas por contacto

Existe un contacto directo entre quien soporta la fuerza y quien la ejerce. Ejemplo: chutar un balón.

Fuerzas a distancia

Son aquellas que no tienen contacto directo entre quien ejerce la fuerza y quien la soporta. Ejemplos: la gravedad, un imán.

Medidas de Fuerzas

La fuerza es una magnitud derivada de la masa y la aceleración. Se expresa como F = m·a. La unidad es el newton (N).

• 1 N = a la fuerza que hace una masa de 1 kg se desplace con una aceleración de 1 m/s².
• 1 N = 100,000 dinas.
• 1 dina = 1 g·cm/s².
• 1 Kp (kilopondio) = 9.8 N.

Máquinas Simples

Una máquina simple es un dispositivo mecánico que facilita la realización de tareas mediante la aplicación de fuerzas.

Palanca

Es una máquina basada en una barra rígida que se apoya en un punto de apoyo. Se utiliza para vencer una fuerza de mayor resistencia con otra menor potencia.

Tipos de Palanca

• Palanca de primer grado: El punto de apoyo se encuentra entre el brazo de potencia y el de resistencia. Ejemplos: tijeras, balancín (Bp, P.A, Br).
• Palanca de segundo género: Tiene la resistencia entre la potencia y el punto de apoyo. Ejemplo: cascanueces (P.A).
• Palanca de tercer género: Tiene la potencia entre la resistencia y el punto de apoyo. Ejemplo: pinzas (R, R, P. apoyo).

Plano Inclinado

Consiste en una rampa con cierta inclinación que nos permite elevar cargas aplicando una fuerza inferior a su peso, con una determinada inclinación.

Polea

Es una rueda acanalada por la que pasa una cuerda. En un extremo se ata el objeto que queremos levantar y en el otro se aplica la fuerza.

Ley de Robert Hooke

El alargamiento experimentado por un cuerpo elástico es directamente proporcional a la fuerza que se le aplica. F = k * ΔL, donde:

• F = fuerza aplicada
• k = constante de alargamiento
• ΔL = incremento del alargamiento

Fuerzas Gravitatorias

¿Qué son las fuerzas gravitatorias?

Son fuerzas a distancia que aparecen entre dos cuerpos cualesquiera debido a sus masas; siempre son fuerzas de atracción.

Peso

Es la fuerza con la que la Tierra atrae a un cuerpo.

Masa

Es la cantidad de materia.

Características del Peso

1. Es el causante de la caída de los cuerpos.
2. Siempre es un vector perpendicular a la superficie de la Tierra.
3. Su sentido es hacia el centro de la Tierra.