Estudio Detallado de la Fuerza, Elasticidad y Principios Dinámicos

Introducción a las Fuerzas en Física

La fuerza es toda causa capaz de provocar una deformación o un cambio en el estado de movimiento de un cuerpo.

Clasificación de Cuerpos según su Deformación

• Cuerpos Rígidos: No se deforman por la acción de una fuerza.
• Cuerpos Elásticos: Se deforman por la acción de una fuerza, pero recuperan su forma original cuando desaparecen las fuerzas.
• Cuerpos Plásticos: Se deforman por la acción de unas fuerzas y no recuperan su forma original cuando desaparece la fuerza, sino que quedan deformados permanentemente.

Propiedades de la Materia Relacionadas con la Deformación

• Elasticidad: Propiedad de la materia que permite que los cuerpos que son deformados por una fuerza recuperen su forma original cuando cesa la fuerza.
• Plasticidad: Propiedad de la materia que hace que los cuerpos que son deformados por una fuerza mantengan la nueva forma cuando cesa la fuerza.

La Ley de Hooke y la Deformación Elástica

La Ley de Hooke establece que cuando se aplica una fuerza a un muelle, le provoca una deformación directamente proporcional al valor de esa fuerza:

$$F = K \cdot \Delta l$$

Donde $K$ es la constante elástica del muelle.

Las Fuerzas como Causa del Cambio de Movimiento: Principios de la Dinámica

Primer Principio de la Dinámica (Ley de Inercia)

Cuando la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo es cero, el cuerpo mantiene su estado de movimiento: si estaba en reposo, continúa en reposo; y si estaba en movimiento, continúa moviéndose con Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU).

Segundo Principio de la Dinámica

Cuando sobre un cuerpo actúa una fuerza, le provoca una aceleración de la misma dirección y sentido que la fuerza, de forma que:

$$\sum F = m \cdot a$$

Definición de Newton

• Un newton es una fuerza que, al actuar sobre un cuerpo de $1 \text{ kg}$, le comunica una aceleración de $1 \text{ m/s}^2$.

Fuerza Peso

• La fuerza peso: El peso de un cuerpo es la fuerza con la que la Tierra lo atrae.

Tercer Principio de la Dinámica (Acción y Reacción)

Cuando un cuerpo ejerce sobre otro una fuerza llamada acción, el segundo responde con una fuerza igual y de sentido contrario llamada reacción.

Fuerza Normal

• La fuerza normal: Es la fuerza de reacción de un plano sobre un cuerpo que está apoyado en él. Es una fuerza perpendicular al plano y de sentido opuesto al del apoyo.

Equilibrio y Reposo

Un cuerpo está en equilibrio cuando la suma de todas las fuerzas que actúan sobre él es cero ($\sum F = 0$). De acuerdo con esto, un cuerpo que se mueva a velocidad uniforme estará en equilibrio.

Un cuerpo está en reposo cuando su velocidad es $0$, pero eso no quiere decir que su aceleración sea $0$. Piensa que un cuerpo que se lanza hacia arriba; en el punto más alto, su velocidad es $0$, pero se mueve bajo la aceleración de la gravedad y, por tanto, está sometido a la acción de una fuerza. En el punto más alto de su trayectoria el cuerpo está en reposo, pero no en equilibrio.