Fuerzas fundamentales: gravedad, electricidad y magnetismo

Resumen

El documento repasa las fuerzas fundamentales de la física: la gravitación universal, la diferencia entre masa y peso, la electricidad estática y la ley de Coulomb, así como los imanes y la relación entre electricidad y magnetismo. Incluye ejemplos cotidianos, la construcción de una brújula y los experimentos de Oersted y Faraday.

Puntos clave

La fuerza gravitatoria es de atracción, actúa entre todos los cuerpos y es proporcional a sus masas: F = G·m1·m2/d².
La masa es la cantidad de materia de un cuerpo, es invariable y se mide en kilogramos; el peso es la fuerza de atracción del astro, varía y se mide en newtons (P = m·g).
Existen dos tipos de carga eléctrica, positiva y negativa; la unidad de carga es el culombio (C).
La ley de Coulomb expresa la fuerza eléctrica entre dos cargas: F = k·Q1·Q2/d².
La fuerza eléctrica puede ser de atracción o de repulsión, mientras que la gravitatoria siempre es de atracción.
Los imanes tienen polo norte y polo sur: polos iguales se repelen y polos opuestos se atraen.
Oersted (1819) demostró que una corriente eléctrica desvía la aguja de una brújula, y Faraday (1831) produjo corriente eléctrica a partir de un campo magnético en movimiento.

Ponte a prueba

Fuerzas Fundamentales

1. Gravedad

La Luna es atraída por la fuerza gravitatoria que ejerce la Tierra. Sin embargo, la Luna no cae porque se está moviendo alrededor de nuestro planeta con una velocidad adecuada (velocidad orbital).

2. Ley de la Gravitación Universal

F = G * m₁ * m₂ / d²

2.3. Diferencia entre Masa y Peso

Masa

Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Es invariable y no depende del lugar donde se encuentre el cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional (SI) es el kilogramo (kg).

Peso

Es la fuerza con la que un cuerpo es atraído por el astro en el que se encuentra. Es variable y depende del valor de la gravedad en el astro. Su unidad en el SI es el Newton (N).

La fórmula que relaciona masa y peso es: P = m * g

3. Electricidad Estática

Cuando los cuerpos manifiestan poseer carga eléctrica, existen dos tipos de carga: positiva y negativa. La unidad de carga eléctrica se denomina coulomb o culombio (símbolo: C).

Ejemplos de fenómenos de electricidad estática:

Al bajarnos de un coche, notamos un latigazo.
Frotamos un bolígrafo con el jersey y puede atraer papelitos.
Los rayos.

4. Ley de Coulomb

F = k * Q₁ * Q₂ / d²

5. Diferencias entre Fuerza Gravitatoria y Fuerza Eléctrica

Fuerza Gravitatoria

Se da en todos los cuerpos.
Siempre es de atracción.
La fuerza es directamente proporcional a las masas.

Fuerza Eléctrica

Actúa entre cuerpos con carga.
Puede ser de atracción o de repulsión.
La fuerza es directamente proporcional a las cargas.

6. Imanes

En un imán existen dos polos, llamados polo norte y polo sur. Los polos están en los extremos. Si acercamos polos iguales, los imanes se repelen. Si acercamos polos opuestos, los imanes se atraen.

Construcción de una Brújula

Materiales:

Tapón de corcho
Aguja
Recipiente
Imán
Cuchillo o cúter
Agua

Procedimiento:

Cortar un disco de corcho de aproximadamente medio cm de grosor.
Introducir la aguja en el corcho de forma que el conjunto pueda flotar.
Poner agua en el recipiente.
Imanar la aguja frotando la punta con el polo sur del imán.
Dejar la brújula construida sobre el agua del recipiente. Girará hasta que la punta señale el polo norte geográfico (polo sur magnético).

7. Experimento de Oersted

En 1819, el físico danés Oersted descubrió que una corriente eléctrica hace girar la aguja de una brújula, hasta que queda perpendicular a ella.

8. Experimento de Faraday

En 1831, el científico británico Faraday consiguió producir corriente eléctrica a partir de un campo magnético en movimiento.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre masa y peso?

La masa es la cantidad de materia de un cuerpo, es invariable y se mide en kilogramos. El peso es la fuerza con la que un astro atrae al cuerpo, varía según la gravedad y se mide en newtons.

¿En qué se diferencia la fuerza gravitatoria de la fuerza eléctrica?

La fuerza gravitatoria se da en todos los cuerpos y siempre es de atracción, mientras que la eléctrica actúa solo entre cuerpos con carga y puede ser de atracción o de repulsión.

¿Qué descubrió Oersted?

En 1819, Oersted descubrió que una corriente eléctrica hace girar la aguja de una brújula hasta dejarla perpendicular a ella.