Fundamentos de la Física: Interacciones, Fuerzas y Leyes de Kepler

Interacciones Fundamentales en Física

Las interacciones son las influencias o acciones mutuas que ejercen los cuerpos entre sí. Se clasifican en:

• Gravitacional
• Electromagnética
• Nuclear

Tipos de Interacciones

Interacción Gravitacional:

Se manifiesta por la acción de la gravedad. Es de tipo exclusivamente atractiva.

Interacción Electromagnética:

Pueden ser de dos tipos: atracción y repulsión. Ocurren entre cargas eléctricas y sus efectos son más evidentes a distancias cortas.

Interacción Nuclear:

Son las que ocurren a nivel del núcleo de los átomos. Su intensidad depende críticamente de las distancias que hay entre las partículas, siendo significativas a distancias menores a $1 \times 10^{-15} \text{ m}$.

Conclusiones sobre las Interacciones

1. Las interacciones gravitacionales y electromagnéticas son directamente proporcionales a la distancia.
2. Las interacciones nucleares generan reacciones de gran intensidad cuando las distancias son menores a $1 \times 10^{-15} \text{ m}$.
3. La interacción gravitacional será única y exclusivamente atractiva, mientras que las otras pueden ser atractivas o repulsivas.

Concepto de Fuerza

La fuerza es toda causa capaz de originar dos tipos de efectos:

• Efecto Deformador (o Plástico): Cuando la forma del cuerpo cambia y no puede volver a su estado original.
• Efecto Dinámico: Causa movimiento en un cuerpo, ya sea rotación, traslación, etc.

Fuerzas Mecánicas Comunes

Las fuerzas mecánicas son aquellas que se estudian en la dinámica, cinemática y estática.

• Fuerza Normal: Es la fuerza de contacto perpendicular a la superficie (en reposo o movimiento).
• Fuerza de Fricción (o Rozamiento): Fuerza que se opone al movimiento y surge cuando dos cuerpos están en contacto y en movimiento. Se clasifica en:
  • Fricción Estática: Evita el movimiento inicial del cuerpo.
  • Fricción Dinámica: Es la que se opone al movimiento y requiere fuerza para superarla.
• Peso: Fuerza con la que los objetos son atraídos hacia la Tierra.
• Tensión: Fuerza que existe cuando hay un hilo atado a un cuerpo de masa despreciable.

Diagrama de Cuerpo Libre (DCL)

Representación gráfica donde se muestran todas y cada una de las fuerzas mecánicas que actúan sobre un cuerpo.

Leyes de Kepler sobre el Movimiento Planetario

1. Primera Ley (Ley de las Órbitas): "Todo planeta gira alrededor del Sol describiendo una órbita elíptica en la cual el Sol ocupa uno de los focos."
2. Segunda Ley (Ley de las Áreas): "El radio focal que une a un planeta con el Sol describe áreas iguales en tiempos iguales."
3. Tercera Ley (Ley de los Periodos): "Para todos los planetas, la relación entre el cubo del radio de la órbita y el cuadrado de su período es una constante."

Ley de Gravitación Universal

"Dos cuerpos cualesquiera del universo se atraen mutuamente con una fuerza que es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que existe entre sus centros."