Fundamentos de la Fuerza y el Movimiento en la Física Clásica
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¿Qué es la Fuerza?
La fuerza es toda causa que puede tener como efecto, bien cambios en el estado de movimiento de un cuerpo, bien una deformación en él. Su unidad en el Sistema Internacional (SI) es el newton (N).
Tipos de Fuerzas según la Necesidad de Contacto
Las fuerzas pueden clasificarse de la siguiente manera:
- Fuerzas de contacto: Son aquellas en las que es necesario que haya contacto físico para ejercerlas; por ejemplo, mover un objeto.
- Fuerzas a distancia: Ocurren cuando el contacto no es necesario; por ejemplo, las fuerzas entre imanes o las responsables de que los cuerpos caigan (gravedad).
Fuerza de Rozamiento
El rozamiento es una fuerza de origen electromagnético que actúa sobre las superficies de contacto de los cuerpos, oponiéndose siempre al movimiento.
El Peso y la Gravedad
El peso es la fuerza con la que la Tierra atrae a un cuerpo. Es fundamental entender que el peso y la masa son magnitudes diferentes, aunque están muy relacionadas.
El peso de un cuerpo se calcula multiplicando su masa por una constante que depende del lugar en el que nos encontremos, denominada aceleración de la gravedad (g).
Fórmula del Peso
P = m · g
En la Tierra, el valor estándar de la gravedad es de aproximadamente 9,8 m/s².
Fuerza Elástica y Deformaciones
Un cuerpo elástico deformado tiende a recuperar su forma original ejerciendo una fuerza opuesta a la que lo deforma; esta recibe el nombre de fuerza elástica o recuperadora.
Deformaciones Elásticas
Son aquellas en las que el cuerpo recupera su forma original cuando deja de actuar la fuerza que producía la alteración.
Ley de Hooke
La Ley de Hooke establece que la deformación que experimenta un muelle es directamente proporcional a la fuerza que se le aplica para deformarlo.
Fórmula de la Ley de Hooke
F = k · x
- F: Fuerza aplicada.
- k: Constante elástica.
- x: Longitud que se ha deformado el muelle al ejercer la fuerza.
Conceptos de Cinemática: El Movimiento
Sistema de Referencia
Es un lugar llamado origen del sistema, junto con la forma de localizar un objeto respecto de él.
Trayectoria
Se define como la línea que resulta de unir las posiciones por las que va pasando un cuerpo durante su movimiento. Se divide principalmente en:
- Línea recta: Da lugar a movimientos rectilíneos.
- Línea curva: Da lugar a movimientos curvilíneos.
Espacio Recorrido
Se denomina espacio recorrido (e) a la distancia, medida sobre la trayectoria, que separa la posición inicial de la posición final de un cuerpo en movimiento. En el Sistema Internacional (SI), se mide en metros (m).
Rapidez Media
La rapidez media resulta de dividir el espacio recorrido entre el tiempo empleado en recorrerlo.
Fórmula de la Rapidez Media
vm = e / t
La rapidez se expresa habitualmente en metros por segundo (m/s), aunque en la vida cotidiana solemos utilizar kilómetros por hora (km/h).