Fundamentos de Física: Fuerza, Leyes de Newton y Equilibrio

Fuerza

Es toda causa capaz de producir modificaciones en el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo, o deformarlo.

Tipos de sólido

• Rígido: No se deforma.
• Elástico: Se deforma por acción de las fuerzas y recupera su forma original cuando éstas cesan.
• Plástico: Se deforma por acción de las fuerzas, pero no recupera su forma inicial.

Ley de Hooke

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

F = k ⋅ Δl

• F: Fuerza que produce la deformidad. Unidad en el SI: Newton (N).
• Δl: Deformación o alargamiento del cuerpo elástico. Unidad en el SI: metro (m).
• k: Constante elástica del muelle. Depende de las características de cada muelle. Unidad en el SI: Newton por metro (N/m).

k = F/Δl

Dinamómetro

Aparato para medir fuerzas. Es un muelle calibrado.

Peso

Es la fuerza con la que la Tierra atrae a una masa. Se mide en Newtons (N).

P = m ⋅ g

Principios de Newton

1. Primer principio o principio de inercia

"Todo cuerpo permanecerá en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme si la resultante de las fuerzas que actúan sobre él es nula".

MRU (v = 0 o v = constante) si ∑F = 0.

2. Segundo principio o ley fundamental de la dinámica

"La aceleración que sufre un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza resultante o neta que se aplica sobre él". A la constante de proporcionalidad en cada cuerpo se llama masa inercial o masa.

F = m ⋅ a

m = F/a

Unidades en el SI:

• m en kg
• a en m/s²
• F en N = kg ⋅ m/s²

3. Tercer principio o principio de acción-reacción

"Cuando un cuerpo A ejerce una fuerza sobre otro cuerpo B, éste ejercerá sobre el primero A una fuerza igual, con la misma dirección, pero de sentido contrario".

Newton

Es la fuerza necesaria para que una masa de 1 kg tenga una aceleración de 1 m/s².

Centro de gravedad

El centro de gravedad de un cuerpo es el punto de aplicación de la resultante de todas las fuerzas que la gravedad ejerce sobre los diferentes puntos materiales que constituyen el cuerpo. Dicho punto no necesariamente corresponde a un punto material del cuerpo, ya que puede estar situado fuera de él.

Equilibrio

Un cuerpo apoyado sobre una superficie horizontal solo se vuelca cuando lo inclinamos de tal modo que la vertical que pasa por su centro de gravedad no cae dentro de la base de sustentación.