Fuerza, magnitudes y leyes de Newton: conceptos fundamentales de la física

Definición de fuerza

Una fuerza es toda causa capaz de modificar o de tender a modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo.

Clasificación de las fuerzas

Clasificación de fuerzas:

• Fuerzas de contacto: son aquellas en las que los cuerpos que interactúan se encuentran en contacto. Ej.: una canica golpea a otra.
• Fuerzas a distancia: son aquellas en las que los cuerpos no están en contacto. Ej.: un imán atrae a otro mediante su fuerza magnética.

Ramas de la física

Ramas de la física: mecánica, óptica, acústica, electromagnetismo, termodinámica, física atómica, astrofísica, geofísica, biofísica y física relativista.

Magnitudes físicas

Magnitudes escalares

Una magnitud escalar queda definida indicando el valor numérico y la unidad correspondiente. Ej.: m = 50 kg.

Magnitudes vectoriales

Las magnitudes vectoriales, al igual que las escalares, se definen indicando el valor numérico y la unidad; pero, a diferencia de las escalares, deben representarse como vectores (tienen dirección y sentido además de magnitud).

Vectores

Un vector, geométricamente, se define como un segmento orientado.

Masa y peso

Masa: es la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Instrumento para su medida: la balanza. Es una magnitud escalar y en el Sistema Internacional la unidad de medida es el kilogramo (kg).

Peso: es la fuerza con que un astro (por ejemplo la Tierra) atrae a los cuerpos. Es una magnitud vectorial y se mide con un dinamómetro.

Ejemplo: m = 60 kg, g = 9,8 m/s² entonces el peso es P = m·g.

Leyes de Newton (Dinámica)

Dinámica es la rama de la física que estudia el movimiento de los cuerpos y las causas que lo provocan.

Primera ley (Inercia)

Inercia es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en su estado de reposo o de movimiento a velocidad constante mientras no actúe una fuerza neta externa que modifique ese estado.

Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme (MRU) hasta que una fuerza externa lo haga modificar su estado. Ej.: un auto que mantiene su velocidad si no actúan fuerzas netas externas significativas.

Segunda ley

La ecuación que representa a esta ley es F = m·a. De forma equivalente, m = F / a si se despeja la masa. En palabras: el cambio del movimiento (aceleración) es proporcional a la fuerza impresa y se efectúa en la misma dirección y sentido de dicha fuerza.

Tercera ley

La tercera ley se puede representar mediante pares de fuerzas: F_1,2 = −F_2,1. Para que haya interacción debe haber dos cuerpos.

Interacciones y representación vectorial

Representamos las fuerzas con vectores; a las fuerzas que actúan mutuamente entre dos cuerpos las llamamos pares de interacción o pares de fuerzas.

Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, entonces el cuerpo B ejerce una fuerza sobre el cuerpo A que tiene igual intensidad pero sentido contrario.