Fuerzas y leyes de Newton: conceptos básicos de la dinámica

Concepto de Fuerza

La fuerza es el resultado de la interacción entre dos o más cuerpos. Se mide con el dinamómetro y se expresa en Newton (N).

Efectos de las fuerzas

Las fuerzas pueden generar dos tipos de efectos:

• Dinámicos: Provocan un cambio en el estado de movimiento de un cuerpo (cambio de velocidad, de dirección, o de ambos).
• Estáticos: Provocan cambios en el estado de reposo de un cuerpo, tales como alteraciones en el equilibrio o deformaciones.

Clasificación de las fuerzas

Las fuerzas se clasifican según la interacción entre los cuerpos:

• Fuerzas de contacto: Cuando existe contacto físico entre los cuerpos.
• Fuerzas a distancia: Cuando no hay contacto físico entre los cuerpos.

Tipos de fuerzas fundamentales

• Fuerza gravitatoria: Se produce entre dos cuerpos con masa. Es una fuerza atractiva, directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
• Fuerza normal: Aparece cuando hay dos superficies en contacto. Es una fuerza perpendicular a ambas superficies y representa la fuerza de reacción del plano o superficie.
• Fuerza de rozamiento: Fuerza que aparece paralela a las superficies en contacto y se opone al movimiento de un cuerpo respecto al otro. Depende de la naturaleza de los materiales y de la fuerza normal (F = μ · N).

Diferencia entre masa y peso

Es fundamental distinguir ambos conceptos:

• Masa: Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo; se mide en el Sistema Internacional (S.I.) en kilogramos (kg).
• Peso: Es la fuerza con la que la Tierra atrae a un cuerpo con masa; se mide en el S.I. en Newton (N).

Leyes de Newton o Principios de la Dinámica

La dinámica es la rama de la física que estudia las fuerzas y su relación con el movimiento:

• 1ª Ley de Newton (Ley de la inercia): Si sobre un cuerpo no se ejerce ninguna fuerza neta, este permanecerá en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme.
• 2ª Ley de Newton (Ley fundamental de la dinámica): Si sobre un cuerpo actúa una fuerza neta distinta de cero, se produce una aceleración en la misma dirección y sentido que la fuerza. La fuerza y la aceleración son directamente proporcionales (F = m · a), siendo la masa la constante de proporcionalidad.
• 3ª Ley de Newton (Ley de acción-reacción): Las fuerzas son interacciones que siempre aparecen en parejas. Si el cuerpo A ejerce una fuerza de acción sobre el cuerpo B, el cuerpo B ejercerá una fuerza de reacción sobre A de igual magnitud y sentido contrario.

Ley de Hooke

El alargamiento de un muelle es directamente proporcional a la fuerza aplicada, siempre que no se deforme permanentemente dicho muelle: Fe = K · (lf - li).