Fundamentos de la Física: Las Fuerzas y sus Efectos en la Materia

1. Las fuerzas y sus efectos

La fuerza es toda causa que tiene como efecto, bien cambios en el estado de movimiento de un sistema material, bien una deformación de este.

• Las fuerzas aparecen como interacciones entre dos o más cuerpos. Un cuerpo no tiene fuerza, sino que la ejerce.
• Las fuerzas son magnitudes vectoriales; esto significa que para que queden perfectamente definidas es necesario indicar:
  • Módulo o intensidad: Valor de la fuerza. Su unidad es el Newton (N).
  • Dirección: Línea recta sobre la que actúa el vector.
  • Sentido: Hacia dónde se dirige el vector.
• Las fuerzas se miden con el dinamómetro.

1.2. Fuerzas y movimientos

Las fuerzas provocan los cambios en el estado de movimiento de los cuerpos.

1.3. Fuerzas y deformaciones

• Rígidos: No se deforman cuando se aplica una fuerza sobre ellos.
• Plásticos: Se aplica una fuerza, el cuerpo se deforma y queda permanentemente deformado cuando la fuerza cesa.
• Elásticos: El cuerpo recupera su forma original tras la aplicación de la fuerza.

2. Fuerzas cotidianas

2.1. Tipos de fuerzas

Según la propiedad de la materia con la que se relacionan, se clasifican en:

• Electromagnéticas: Son las responsables de que los electrones de los átomos permanezcan alrededor del núcleo, de los rayos o de que funcionen las brújulas.
• Gravitatorias: Son las responsables de que los cuerpos pesen y de que los astros del universo permanezcan agrupados. Están relacionadas con la propiedad de la materia que llamamos masa.
• Nucleares: Son las responsables de que exista el núcleo de los átomos y de fenómenos como la radiactividad o la energía que se libera en las estrellas.

Utilizando otro criterio de clasificación, el de la necesidad o no de contacto para ejercerlas, las fuerzas se clasifican en:

• Fuerzas por contacto: Existen cuando hay contacto físico entre los cuerpos. Ejemplo: cuando empujas un objeto.
• Fuerzas a distancia: Existen cuando el contacto no es necesario. Ejemplo: la atracción entre imanes.

2.2. Fuerza de rozamiento (F_roz)

Se trata de una fuerza electromagnética por contacto. Esta fuerza se opone siempre al movimiento.

2.3. Fuerza normal (N)

Es la fuerza perpendicular a la superficie de contacto que ejerce dicha superficie sobre el cuerpo apoyado.

2.4. Fuerza de tensión (T)

En este caso, la fuerza que ejercemos se transmite al cuerpo a través de cuerdas o cables, que están sometidos a una fuerza que llamamos tensión.

2.5. Fuerza elástica

Un cuerpo elástico deformado tiende a recuperar su forma original ejerciendo una fuerza opuesta a la que lo deforma.

2.6. Fuerza peso (P)

El peso de un cuerpo se debe a la atracción gravitatoria. Se calcula mediante la fórmula: P = m · g (donde m es la masa y g es la aceleración de la gravedad).

La Ley de Hooke

Esta ley describe el comportamiento de los cuerpos elásticos, estableciendo la relación proporcional entre la fuerza aplicada y la deformación producida en el material.