Fundamentos de la Dinámica: Fuerzas, Vectores y Ley de Hooke

1. Las fuerzas y sus efectos

La fuerza es una interacción ejercida entre dos cuerpos o entre partes de un mismo cuerpo.

• Fuerza peso o gravitatoria: Es la fuerza que ejerce la Tierra sobre los cuerpos con masa.
• Fuerza electromagnética: Es la fuerza que mantiene unidos los cuerpos debido a la carga eléctrica.
• Fuerza nuclear fuerte: Es la responsable de la unión de los protones en el núcleo del átomo.
• Fuerza nuclear débil: Es la responsable de las desintegraciones de los núcleos radiactivos.

2. Las fuerzas y las deformaciones

Según su comportamiento ante las fuerzas, los materiales se clasifican en:

• Rígidos: No modifican su forma cuando actúa sobre ellos una fuerza.
• Elásticos: Los materiales recuperan su forma original cuando deja de actuar la fuerza que los deforma.
• Plásticos: Al cesar la fuerza que los deforma, los materiales no recuperan su forma primitiva y quedan deformados permanentemente.

2.1. Ley de Hooke

“La deformación de un cuerpo elástico es directamente proporcional a la fuerza que la produce.”

F = K · Δl

2.2. Dinamómetros

Es el aparato que mide fuerzas.

• Rango de un aparato de medida: Es el intervalo entre el valor mínimo y el valor máximo que puede medir.
• Precisión o sensibilidad de un aparato de medida: Es la menor cantidad de magnitud que puede medir un aparato de medida.

3. Magnitudes escalares y vectoriales

• Magnitudes escalares: Quedan bien especificadas mediante un valor y su unidad.
• Magnitudes vectoriales: Se representan mediante vectores.

Componentes de un vector:

• Intensidad: Es la longitud del vector.
• Dirección: Viene dada por la recta que lo contiene.
• Sentido: Viene dado por la punta de la flecha.
• Punto de aplicación: Es el punto donde arranca el vector.

3.1. Operaciones con las fuerzas

• Fuerzas de la misma dirección y sentido: Se suman y la resultante tiene también la misma dirección y el mismo sentido.
• Fuerzas de la misma dirección y sentido contrario: Se restan y la resultante tiene la misma dirección y el mismo sentido que el mayor vector.
• Fuerzas concurrentes: Sus direcciones se cortan en algún punto.
• Fuerzas paralelas: Con distinto punto de aplicación.

3.3. Descomposición de una fuerza en sus componentes horizontal y vertical

Cualquier fuerza puede descomponerse en la suma de otras dos, sus componentes, dirigidas según dos direcciones distintas, siendo alfa (α) el ángulo que forma el vector con el eje x.