Fuerza y sus propiedades en la materia

Definición de fuerza

Se define fuerza como toda causa que puede tener como efecto, bien cambios de estado de movimiento de un cuerpo, bien una deformación en él. Su unidad es el newton N.

Propiedades de la materia

Las fuerzas se relacionan con:

• Gravitatorias: se deben a una propiedad general de la materia, la masa. Son las responsables del peso de los cuerpos, y de que los astros se agrupen en el universo.
• Electromagnéticas: tienen su origen en las propiedades eléctricas y magnéticas de la materia. Son las responsables, por ejemplo, de que funcionen las brújulas y de las descargas eléctricas.
• Nucleares: con ellas se explican fenómenos como la radiactividad o la energía que se libera en las estrellas.
• Necesidad de contacto: - De contacto: si es necesario que haya contacto para ejercerlos; por ejemplo, cuando empujas un objeto. - A distancia: cuando el contacto no es necesario; por ejemplo, las fuerzas entre imanes.

Peso y masa

El peso es la fuerza con la que la Tierra atrae a un cuerpo. En el sistema internacional se mide en Newtons. La masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo, se mide en kg, su valor no depende del lugar donde esté.

Medición de fuerzas

Las fuerzas se miden con el dinamómetro, que es un aparato con un resorte en su interior calibrado de modo que al colgar un cuerpo de él nos indica el valor de su peso en Newtons.

Ley de Hooke

La ley de Hooke dice que las fuerzas son directamente proporcionales a las deformaciones. La fuerza máxima para que el muelle recupere su forma cuando cesa la fuerza se denomina límite de elasticidad. F= k · x, k = F/x, x= F/k, F = fuerza- N, x= elongación-m, k=constante de elasticidad- N/m

Máquinas simples

Una máquina simple es un artefacto mecánico que transforma fuerzas.

Palancas

Tres tipos de palancas:

• Primer grado: el fulcro se encuentra entre la potencia y la resistencia. Ejemplos: tijeras y alicates.
• Segundo grado: la resistencia entre la potencia y el fulcro. Ejemplos: carretillas y cascanueces.
• Tercer grado: la potencia está entre la resistencia y el fulcro. Ejemplos: quitagrapas y pinzas.

Ley de la palanca

La distancia sobre la barra que separa el fulcro del punto en el que se aplica cada fuerza se denomina brazo, y se cumple que el producto de cada fuerza por su brazo es constante, lo que se conoce como ley de la palanca. Si utilizamos la letra 'd' para el brazo de las fuerzas, la expresión matemática de la ley es F · d = R · dR.

Rampa inclinada

Consiste en una superficie plana que forma un ángulo con la horizontal. Sirve para elevar cuerpos aplicando fuerza menor que si se hiciera verticalmente, a costa de recorrer más distancia. Expresión matemática que relaciona fuerza con desplazamiento: F · d = R · h.

Rueda con eje

Se basa en un descubrimiento que cambió nuestro modo de vida: la rueda con eje. Consiste en una de estas cuerdas con un canal en sus contorno por el que pasa una cuerda o cadena. La fuerza a aplicar es igual a la que queremos vencer y su ventaja radica en que podemos elegir la dirección en la que se ejerce la fuerza.

Fuerza gravitatoria

La fuerza gravitatoria con la que se atraen dos cuerpos cualesquiera del universo es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

Constantes astronómicas

G es la constante de gravitación universal de valor 6,67 · 10^-11. Astronómica: 1 ua = 1,5 · 10^11 m. Velocidad luz: c = 3 · 10 ^8 m/s. Velocidad sonido: 340 s/m.

Galaxias

Agrupaciones de miles de millones de estrellas que giran en torno a su centro por atracción gravitatoria. Pueden tener muchas formas edades y que además cambian con el tiempo.