Fuerzas, Movimiento y Máquinas Simples: Conceptos Fundamentales de Física

Introducción a las Fuerzas

Una fuerza es un agente físico capaz de deformar un cuerpo o de modificar su estado de reposo o movimiento.

Tipos de Fuerza

Las fuerzas de contacto son aquellas que se aplican directamente sobre el cuerpo.

Las fuerzas a distancia son aquellas que se ejercen sin necesidad de que exista contacto entre los cuerpos.

Clasificación de las Fuerzas Según su Duración

Las fuerzas instantáneas actúan durante un intervalo de tiempo muy pequeño. Es lo que ocurre, por ejemplo, cuando golpeamos una pelota de béisbol.

Las fuerzas constantes actúan de forma continua. Es el caso de la fuerza con que la Tierra atrae a los objetos (la gravedad).

La unidad de medida de la fuerza en el Sistema Internacional es el newton, que se representa con la letra N. Las fuerzas son magnitudes vectoriales y se representan con flechas.

Sólidos y su Deformación

Existen dos tipos principales de sólidos en relación con su deformación:

• En el caso de las rocas, se trata de sólidos no deformables. En estos casos, al aplicar una fuerza, causamos como mucho una ruptura.
• En el caso de los muelles o gomas de pelo, su longitud aumentará, por lo que son sólidos deformables.

Tipos de Sólidos Deformables

• Los cuerpos plásticos son aquellos que se deforman bajo la acción de una fuerza y no recuperan su forma original.
• Los cuerpos elásticos son aquellos que se deforman por la acción de una fuerza pero recuperan su forma original.

Las Fuerzas como Agentes Motrices

Un cuerpo comenzará a moverse siempre que una fuerza neta actúe sobre él.

Cuando aplicamos una fuerza sobre un sólido, este adquiere una aceleración.

La combinación de todas las fuerzas que actúan sobre un mismo cuerpo recibe el nombre de fuerza resultante (o fuerza neta).

Leyes del Movimiento y Fuerzas

• Si sobre un cuerpo en reposo no actúa ninguna fuerza, o la suma de las fuerzas que actúan sobre él es nula, este continuará en reposo (Primera Ley de Newton).
• Si sobre un cuerpo en reposo actúa una única fuerza, este adquiere cierta aceleración.
• Si sobre un cuerpo en movimiento actúa una fuerza, o si la suma de las fuerzas que actúan sobre él no es nula, este modificará su movimiento y habrá aceleración.
• El Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) se caracteriza por ser en línea recta y con velocidad constante.
• Si sobre un cuerpo en movimiento no actúa ninguna fuerza, o la suma de las fuerzas que actúan sobre él es nula, este se moverá con MRU.

Relación entre Fuerza y Aceleración (Segunda Ley de Newton)

La fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a la aceleración que le comunica, siendo la masa la constante de proporcionalidad.

Fórmula: F = m · a

¿Qué es un Newton (N)?

Un newton es la fuerza que, aplicada sobre un cuerpo de un kilogramo de masa, le comunica una aceleración de un metro por segundo al cuadrado (1 m/s²).

Equivalencia: 1 N = 1 kg · 1 m/s²

El Peso

El peso de un cuerpo es la fuerza con que la Tierra lo atrae, es decir, la fuerza de atracción gravitatoria que la Tierra ejerce sobre los cuerpos.

Fórmula: Peso = m · g

Factores de los que Depende el Peso

• La masa del cuerpo, que es siempre la misma.
• La aceleración de la gravedad (g) en el lugar en el que el cuerpo se encuentra. En la superficie terrestre, tiene un valor medio de 9,8 m/s².

La Fuerza de Rozamiento

La fuerza de rozamiento es una fuerza que se opone al movimiento de los cuerpos.

Las Fuerzas y el Equilibrio

Un cuerpo se encuentra en equilibrio cuando la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre él es nula.

Las Máquinas Simples

Una máquina simple es un dispositivo que permite multiplicar la fuerza aplicada o cambiar la dirección de esta.

Tipos de Máquinas Simples

• La polea fija es una máquina simple que consta de una rueda capaz de girar en torno a un eje fijo que pasa por su centro. Se utilizan principalmente para transmitir fuerza o cambiar su dirección.
• La palanca consiste en una barra rígida que se apoya en un punto, conocido como punto de apoyo. El objeto que se quiere mover se localiza en un extremo de dicha barra y en el extremo contrario se aplica la fuerza.

Clasificación de las Palancas

• Palancas de primer grado
• Palancas de segundo grado
• Palancas de tercer grado