Explorando la Física: Dinámica de Fuerzas y Fenómenos Magnéticos

El Dinamómetro y la Ley de Hooke

El **dinamómetro** es un instrumento utilizado para medir la intensidad de las fuerzas, basándose en la **Ley de Hooke**.

Consiste en un tubo en cuyo interior se encuentra un **muelle elástico**. El alargamiento que el muelle experimenta al aplicar una fuerza en su extremo es **proporcional** a dicha fuerza.

Conceptos de Fuerza y Movimiento

Momento de una Fuerza

El **momento (M)** de una fuerza (F) respecto a un punto (O) es un **vector** definido por las siguientes características:

• **Sentido**: Viene dado por la **regla del sacacorchos**.
• **Dirección**: Perpendicular al plano que forman los vectores.

Par de Fuerzas

Un **par de fuerzas** es un sistema formado por dos fuerzas **paralelas** de la misma intensidad y sentido contrario, aplicadas a un **sólido rígido**. Llamamos **brazo del par** a la distancia entre las rectas de aplicación de las fuerzas. Un par de fuerzas da lugar a un **movimiento de rotación**.

Momento de un Par de Fuerzas

La rotación que produce un par de fuerzas se caracteriza por la magnitud física **momento del par de fuerzas (M)**, que posee:

• **Módulo**
• **Dirección**
• **Sentido**

Su módulo se calcula como: M = Fd.

Condiciones Generales del Equilibrio

Los objetos que se encuentran en reposo y permanecen así, se encuentran en **equilibrio estático**. Sin embargo, esto no significa que no actúe ninguna fuerza sobre ellos. Para que un cuerpo se encuentre en equilibrio estático se deben cumplir dos condiciones:

1. Que no exista **movimiento de traslación**: La **resultante** del sistema de fuerzas que actúa sobre el cuerpo debe ser **nula**.
2. Para que no exista **movimiento de rotación**: El **momento resultante** del sistema de fuerzas que actúa sobre el cuerpo debe ser **nulo**.

Fenómenos Magnéticos

Campo Magnético

Un **campo magnético** es la perturbación que los **imanes** o las **corrientes eléctricas** producen en el espacio que los rodea.

Intensidad del Campo Magnético

Para determinar la intensidad del campo magnético, se define el **vector campo magnético** o **inducción magnética (B)**.

Supongamos que en una región del espacio existe un **campo magnético** y que situamos en ella una **carga de prueba (q)**. Se puede comprobar que:

• Si la carga está en reposo, no actúa ninguna fuerza sobre ella.
• Si la carga se mueve, experimenta una **fuerza magnética** con las siguientes características:
  • Es **proporcional** a la carga (q).
  • Es **perpendicular** a la velocidad (v).
  • Su **módulo** depende de la dirección de la velocidad.

A partir de estos datos, se define el **vector inducción magnética (B)** en un punto del espacio de esta manera:

• Su **módulo** es [valor/fórmula implícita].
• Su **dirección** es la del movimiento de las cargas sobre las que la fuerza magnética es nula.
• Su **sentido** puede determinarse mediante la **regla de la mano izquierda**. Esta regla es aplicable a cargas positivas. Si la carga es negativa, tendrá la misma dirección pero sentido contrario.

Fuerza sobre una Carga en Movimiento

Cuando una carga 'q' se mueve con velocidad (V) en una dirección que forma un ángulo (θ) con el vector (B), experimenta una **fuerza magnética** que tiene las siguientes características:

• Su **módulo** es
• Su **dirección** y su **sentido** se determinan mediante la **regla de la mano izquierda**.

Líneas de Inducción Magnética

Las **líneas de inducción magnética** se utilizan para representar el **campo magnético** en una región del espacio. El **vector inducción magnética** es **tangente** a las líneas de inducción magnética en cada punto y tiene el mismo sentido que estas.

La **densidad de líneas de inducción magnética** es **proporcional** al módulo de la inducción magnética. Es decir, el campo magnético es más intenso en aquellas regiones en las que las líneas de inducción magnética están más juntas. A diferencia de las líneas de fuerza de los **campos gravitatorio** y **eléctrico**, que son abiertas, las **líneas de inducción magnética** son **cerradas**.