Fuerzas y leyes fundamentales en física y química: Newton, Coulomb, Hooke y magnetismo

Física y Química

Efecto de una fuerza sobre un cuerpo

Efecto de una fuerza sobre un cuerpo:

1. Una fuerza aplicada a un cuerpo puede ponerlo en movimiento.

2. Si está en movimiento, la fuerza puede modificar su velocidad o su dirección.

3. Si se aplica una fuerza, el cuerpo puede deformarse.

4. Fórmula: F = m·a

Leyes y leyes relacionadas

Leyes y conceptos importantes:

1. Ley de la gravitación universal

   Dos cuerpos cualesquiera que tienen masa se atraen con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

   Fórmula: F = G · (m1 · m2) / r², donde G ≈ 6.67 × 10^-11 N·m²/kg².

2. Ley de la inercia (Primera ley de Newton)

   Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza externa neta, o las fuerzas que actúan están equilibradas, este conserva su estado, ya sea de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme.

   (No tiene una fórmula específica asociada; describe el comportamiento ante fuerzas nulas o equilibradas.)

3. Segunda ley de Newton

   La aceleración de un cuerpo es proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa.

   Fórmula: F = m·a.

4. Tercera ley de Newton (acción y reacción)

   Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, el cuerpo B ejerce sobre A una fuerza de igual magnitud, misma línea de acción y sentido contrario.

5. Ley de Hooke (fuerza elástica)

   La fuerza de un resorte es proporcional al desplazamiento respecto a su posición de equilibrio y de sentido contrario al desplazamiento.

   Fórmula: F = -k·x, donde k es la constante elástica (unidad en el S.I.: N/m).

   El signo negativo indica que la fuerza del muelle es contraria al desplazamiento.

Fuerzas de contacto

Fuerzas de contacto:

Fuerza de rozamiento: es una fuerza que generalmente se opone al movimiento relativo entre dos superficies en contacto.

Fuerzas de la naturaleza (principales)

• Fuerza gravitatoria

• Fuerza nuclear (fuerte y débil)

• Fuerza eléctrica

• Fuerza magnética

• Fuerza electromagnética

Ley de Coulomb (fuerza eléctrica)

Dos cargas eléctricas puntuales se atraen o se repelen con una fuerza directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa; además depende del medio en que se encuentren.

Fórmula: F = k · (q1 · q2) / r², donde k ≈ 8.99 × 10⁹ N·m²/C².

Electrización

Electrización y materiales:

Conductores: Son materiales capaces de transmitir cargas eléctricas de un punto a otro con mucha facilidad.

Aislantes: Son materiales que oponen resistencia al movimiento libre de los electrones a través de ellos.

Fuerzas magnéticas

Magnetismo: Es la propiedad que presentan ciertos cuerpos de atraer o repeler otros, especialmente por la existencia de campos magnéticos.

Imán: tiene dos polos, norte y sur.

Propiedades: Polos del mismo signo se repelen; polos de signo contrario se atraen.

Líneas de influencia = campo magnético.

Motor: Al hacer pasar una corriente eléctrica por una bobina situada en un campo magnético se puede generar un par que produce movimiento (principio del motor eléctrico).

Peso (fórmula)

El peso es la fuerza con que la gravedad atrae a un cuerpo de masa m.

Fórmulas y valores:

P = m · g

Aceleración de la gravedad en la superficie terrestre: g ≈ 9.8 m/s².

Sistema solar y gravedad

Mareas:

Pleamar: cuando sube el nivel del mar.

Bajamar: cuando baja el nivel del mar; fenómeno causado principalmente por la interacción gravitatoria entre la Luna y la Tierra, con la influencia del Sol.

Unidades astronómicas y velocidades:

1 año luz ≈ 9.46 × 10¹² km.

Velocidad del sonido en el aire (aprox.): ≈ 343 m/s (≈ 1 235 km/h).