Fuerzas y Movimiento: Una Introducción a la Física Mecánica
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Fuerzas y Movimiento
Una fuerza es una acción capaz de producir deformaciones en los cuerpos sobre los que actúan o alterar su estado de reposo o movimiento. Para mantener el equilibrio, las fuerzas se pueden ejercer de dos formas:
- Por contacto directo.
- A distancia, como las de origen electromagnético.
Las fuerzas se miden con un instrumento llamado dinamómetro. La unidad de fuerza en el Sistema Internacional (SI) es el Newton (N). El efecto de una fuerza depende de cuatro elementos:
- Intensidad.
- Punto de aplicación.
- Dirección.
- Sentido en el que actúa.
Representación de Fuerzas: Vectores
Un vector se representa mediante una letra con una flecha horizontal encima. Para representar gráficamente la intensidad de la fuerza mediante la longitud del vector, es necesario utilizar una escala.
Sólidos Rígidos y Fuerzas Resultantes
Un sólido rígido es un cuerpo que no se deforma cuando actúan fuerzas sobre él. Decimos que las fuerzas aplicadas sobre un sólido rígido son concurrentes cuando la dirección de sus vectores y sus prolongaciones se cortan en un punto. Se llama fuerza resultante a aquella que tiene un efecto equivalente al de otras fuerzas actuando al mismo tiempo.
La fuerza resultante tiene la misma dirección y sentido que la fuerza mayor, y su intensidad es la diferencia de sus intensidades. Cuando las dos fuerzas concurrentes son perpendiculares, podemos calcular la fuerza resultante aplicando el teorema de Pitágoras.
Equilibrio
En general, decimos que un cuerpo está en equilibrio cuando no actúa ninguna fuerza sobre él. Uno de los efectos de las fuerzas es causar cambios en el movimiento.
Fuerza de Rozamiento
La fuerza de rozamiento se debe a la interacción que existe entre dos superficies en contacto.
Clasificación de Materiales
Los materiales se pueden clasificar según los efectos que producen en ellos:
- Materiales plásticos: Una vez deformados, no recuperan su forma inicial (por ejemplo, la plastilina).
- Materiales elásticos: Una vez deja de actuar la fuerza que los deforma, recuperan su forma inicial (por ejemplo, un muelle).
- Materiales rígidos: No se deforman por acción de una fuerza (por ejemplo, una piedra).
La ley de Hooke solo se aplica a cuerpos elásticos.
Presión
Llamamos presión a la fuerza que actúa perpendicularmente sobre una superficie. Es decir, la fuerza ejercida por unidad de superficie.
Ley de la Gravitación Universal de Newton
La superficie de nuestro planeta atrae a todos los cuerpos que tiene cerca. Esta fuerza también afecta a cuerpos situados a grandes distancias; por ejemplo, la Luna se mantiene girando alrededor de la Tierra a causa de su atracción. Pasa lo mismo en el caso de los planetas que giran alrededor del Sol.
Peso y Masa
El peso es la fuerza con la que la Tierra atrae a un cuerpo por acción de la gravedad. La diferencia entre masa y peso es que la masa es la cantidad de materia que contiene un cuerpo y no cambia, mientras que el peso depende de la gravedad con la que es atraído. Por lo tanto, el peso depende del cuerpo que lo atrae y la posición que ocupa en el espacio.
Fuerzas Eléctricas
Las fuerzas eléctricas o electrostáticas son las fuerzas atractivas o repulsivas que aparecen entre los cuerpos con cargas eléctricas.
- (- +) Atractivo
- (++) Repulsivo
- (--) Repulsivo
La ley de atracción y repulsión entre cargas eléctricas viene dada por la ley de Coulomb.
Fuerzas Magnéticas
son las fuerzas que ejercen los imanes a las cargas eléctricas en movimiento por ejemplo los electroimanes un imán y los puzzles Norte y Sur cuando se aproximan dos imanes se repelen. SN SN SN NS