Portal Educativo
Max

La fuerza y sus clases


Actividad Nº 29



 

1- Concepto de Dinámica

La Mecánica es la parte de la Física que se encarga de estudiar el movimiento. Dicho estudio puede
llevarse a cabo desde dos puntos de vista:
-  La Cinemática es la parte de la Mecánica que se encarga de estudiar el movimiento sin tener en
cuenta las causas que lo producen, tal y como hicimos en el tema anterior.
La Dinámica es la parte de la Mecánica que se encarga de estudiar las causas que producen el movimiento, que son las fuerzas.

2- La fuerza

Como dijimos aquella pare de la física que se encarga de analizar las fuerzas como causa de los movimientos de los cuerpos corresponde a la Dinámica.

Se difine por fuerza a la causa del movimiento de los cuerpos y de las variaciones del movimiento (aceleraciones, retardaciones o cambios de dirección); es también la causa de las deformaciones y ruptura de los cuerpos.

De la definición anterior de fuerza podemos extraer algunas conclusiones:
 
→ Las fuerzas surgen siempre que dos cuerpos interaccionan (es decir, se ejercen una acción mutua);
así pues, para que exista una fuerza deberá haber, como mínimo, dos cuerpos: el que ejerce la fuerza
y el que la recibe.
 
→ La fuerza es una magnitud vectorial, lo cual significa que para describir completamente una fuerza debemos conocer su valor numérico o módulo, su dirección y su sentido. Por tanto, las fuerzas se representarán gráficamente mediante vectores.
 
La unidad de fuerza en el S.I. es el newton (N), que se define como la fuerza necesaria que, aplicada sobre un cuerpo de 1 kg de masa, da lugar a que éste se mueva con una aceleración de 1 m/s2.
 
Existen otras unidades de fuerza, como la dina (1 N = 105 din), que son muy antiguas y no suelen utilizarse.
 
La fuerza se mide con un aparato de medida llamado dinamómetro.

1.1- Clasificación de las fuerzas

Las fuerzas pueden clasificarse bajo diversos aspectos: tamaño, naturaleza, etc., pero atendiendo al tiempo que actúan se clasifican en:

a- Fuerzas instantáneas o de contacto:

Las fuerzas de contacto requieren, como su nombre lo indica, de un contacto entre los cuerpos. Son las que actúan un tiempo muy breve. Dan origen a movimientos uniformes y rectilíneos. ej, el puntapié dado a una pelota, un choque, una explosión, una bofetada, un martillazo, etc.
 
 
b- Fuerzas a distancia:
 
Son aquellas que se ejercen entre dos cuerpos que están separados una cierta distancia; suele decirse que estas fuerzas se “propagan” por el espacio.
Ejemplos son la fuerza gravitatoria o peso (ver figura a la izquierda), la fuerza eléctrica, la fuerza magnética, etc.
 
 
1.2-  Elementos de una fuerza
 
Como la fuerza es una magnitud vectorial se le representa gráficamente por un vector, y en él debemos distinguir:
 
a- Punto de aplicación: es el punto donde se aplica o actúa la fuerza.
 
b- Dirección o recta de acción: es la recta que tiende a seguir el punto de aplicación al trasladarse la fuerza (también la dirección puede indicarse por medio de un ángulo)
 
c- Sentido: es hacia donde va dirigida la fuerza; se indica por medio de una "punta de flecha". Generalmente se confunde la dirección con el sentido. Por ejemplo: la horizontal es una dirección con infinitos sentidos: hacia el norte, hacia la drecha, hacia una esquina, etc.La vertical también es una dirección pero con sólo dos sentidos: hacia arriba o hacia abajo.
 
d- Intensidad o magnitud: se refiere al tamaño de la fuerza (módulo). Se le indica por medio de un segmento tomado como unidad de fuerza y aplicado sobre el vector.
 
La unidad de medida de la fuerza en el Sistema Internacional de Unidades es el newton (N). Un newton es la fuerza necesaria para que 1 kg de masa experimente una aceleración de 1 m/s2.
Un newton equivale a 1 kg . m/s2.

 

1.3- Fuerzas especiales
 
Existen algunas fuerzas especiales que están presentes en la mayoría de los movimientos. Estas son la presión, la fuerza de rozamiento, la fuerza de empuje, la fuerza de gravedad y el peso.
 
a- Fuerza de rozamiento o fricción
 
La fuerza de rozamiento es una fuerza que se ejerce entre dos superficies en contacto en cualquier estado de la materia.
Si las superficies son sólidas, la magnitud de las fuerzas de rozamiento entre ellas depende de su rugosidad. Si las superficies no son sólidas, la fuerza de rozamiento entre ellas depende de factores como la viscosidad del material y la velocidad con que una capa de fluido se desliza sobre la otra. En cualquier caso, la fuerza de rozamiento se ejerce en forma paralela a las superficies que se encuentren en contacto.
 
b- Fuerza de presión
 
La presión es la relación que existe entre la fuerza que se aplica y el área o superficie en la que se reparte.
 
Cuanto mayor sea la superficie sobre la que actúe una fuerza, menor será la presión, y cuanto menor sea la superficie, la presión será mayor.
A diferencia de los sólidos, los líquidos y gases ejercen presión en todas las direcciones sobre los cuerpos que se hallan sumergidos en ellos.
 
c- Fuerza de empuje
 
Un barco que flota está en equilibrio: su inmenso peso tira de él hacia abajo, pero el agua lo empuja hacia arriba con una fuerza de igual intensidad que la de su peso. A esta fuerza la llamamos empuje.
 
Arquímedes, mientras se bañaba en una tina, observó cómo el agua se desbordaba y se derramaba, y postuló el principio que lleva su nombre: todo cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje, de abajo hacia arriba,
igual al peso del líquido que el cuerpo desaloja. Cuando un cuerpo está sumergido, recibe la acción de dos  fuerzas: su peso, que es vertical y hacia abajo, y el empuje, que es vertical, pero hacia arriba.
Debido a esto, pueden presentarse los siguientes casos:
 
- Que el peso sea igual que el empuje, entonces, el cuerpo se hunde.
- Que el peso sea igual que el empuje, entonces, el cuerpo está en equilibrio.
- Que el peso sea menor que el empuje, entonces, el cuerpo flota.
 
 
e- Fuerza de gravedad
 
La Ley de gravitación universal fue dada a conocer por Newton en 1686 y se dice que la "descubrió" al observar la caída de una manzana del árbol, lo que es muy poco probable. Lo cierto es concretó los trabajos de Kepler sobre esta materia.
Su enunciado es: " Todo cuerpo del Universo atrae a los otros con una fuerza que es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa".
Esta ley permitió calcular el valor de la gravedad a partir de la masa y el radio de la Tierra según la fórmula:
 
 
formula-gravitacion-universal.jpg (563×221)
 
Donde:
G = constante de la gravitación universal = 6,67 • 10 -11 (N • m2 / Kg2)
m = masa del cuerpo
R= radio del cuerpo
 
Con esta fórmula se calcula la gravedad en otros lugares.
 
 
f- Fuerza peso
 
La fuerza de atracción gravitatoria que ejerce un cuerpo como la Luna o la Tiera sobre los objetos o seres vivos se llama fuerza de gravedad o peso.
El peso es la fuerza con que la Tierra u otro cuerpo, como la Luna o alguna estrella, atraen a un objeto hacia su centro. El valor del peso es directamente proporcional a la masa que tenga dicho objeto. El peso es responsable de que los cuerpos caigan. La expresión que define el peso de un cuerpo se deduce de la segunda ley de Newton:
 
F = m • a 
 
Si reemplazamos F por P (peso del cuerpo), y a por g (aceleración de gravedad), tenemos:
 
P = m • g
 
De acuerdo con esta ecuación, el peso de un cuerpo es directamente proporcional a su masa, por esto, si un cuerpo posee mayor masa que otro, será atraído por la Tierra con una fuerza mayor y tendrá, por lo tanto, un peso mayor.

De acuerdo a esta ecuación, el peso también depende de la aceleración de gravedad, la cuál varía de un lugar a otro de la Tierra y también varía en diferentes partes del Universo. Por esto decimos que el peso de un cuerpo no es constante, a diferencia de la masa que sí lo es.

 

g- La tensión

La tensión es una fuerza que aparece cuando se tensan cables o cuerdas, que impide que éstos se rompan y que se transmite por toda su longitud con igual intensidad (debido a fuerzas de acción y reacción entre todas las partículas). Así, cuando la fuerza con que se tira de un cable o cuerda es mayor que la tensión máxima que pueden soportar, se romperán. Lógicamente, la tensión tiene sentido contrario al de la fuerza que tira del cable o cuerda, ya que así impide que pueda romperse.
 
 
h- Fuerzas elásticas: LEY DE HOOKE.
 
Sabemos que los objetos elásticos son aquellos que se deforman debido a la acción de una fuerza, pero vuelven a su forma inicial una vez cesa ésta.
 
El científico inglés Robert Hooke (1635-1703), contemporáneo y enemigo acérrimo de Newton, estableció una ley que lleva su nombre y que explica el comportamiento de un objeto elástico cuando se le somete a una fuerza no excesivamente grande (que pueda, por tanto, deformar al objeto). La ley de Hooke establece que la deformación,x, de un objeto elástico es directamente proporcional a la fuerza que se ha ejercido sobre él: a mayor fuerza, mayor deformación, y viceversa. Suele expresarse de la manera siguiente:
 
Fel = −K· ⃗x  ⇒ Fel = K· x
 
donde:
 Fel  :es la fuerza de reacción del objeto elástico (igual a la ejercida sobre él pero con sentido contrario), también llamada fuerza recuperadora,
:es la deformación del objeto elástico
y K :es la constante elástica del objeto (N·m-1), que nos indica la resistencia que opone a ser deformado. El signo negativo que aparece en la ley de Hooke nos indica que la fuerza con que el objeto elástico responde tiene sentido contrario al de la deformación (alargamiento o acortamiento) de dicho objeto.
 
La ley de Hooke explica el funcionamiento de los dinamómetros, que son los aparatos destinados a medir fuerzas; están formados por un muelle o resorte elástico junto con una escala graduada que marca la deformación que experimenta el muelle al aplicarle una determinada fuerza.

 


 


Creado por Portal Educativo. Fecha: 2015-10-23. Se autoriza uso citando www.portaleducativo.net


¿Entendiste? Cuéntanos si necesitas más ayuda :)







   A tus neuronas les interesará:
 

Léeme y suma neuronas ;)

¿Qué es una rejilla conceptual?



Léeme y suma neuronas ;)

4 Simples maneras para ayudar a un hijo con dislexia



Léeme y suma neuronas ;)

6 maneras para ayudar a tus hijos a superar su dependencia a la tecnología



Léeme y suma neuronas ;)

¿Somos antes de nacer?



Léeme y suma neuronas ;)

El llanto de un bebé trasciende las especies



Léeme y suma neuronas ;)

¿Por qué los gatos traen a casa animales muertos?



Léeme y suma neuronas ;)

Nuevo estudio sugiere que tener un perro reduce el riesgo de asma en los niños



Léeme y suma neuronas ;)

Increíble visualización del tráfico aéreo en Europa



Léeme y suma neuronas ;)

Increíble puente de hormigas



Léeme y suma neuronas ;)

¿Por qué las abejas hacen panales hexagonales?



Léeme y suma neuronas ;)

Descubre el resultado



Léeme y suma neuronas ;)

Lo que no debes hacer cuando tu hijo despierta por una pesadilla



Léeme y suma neuronas ;)

Suma y resta de frutas



Léeme y suma neuronas ;)

¿Qué fruta prefieres para este verano?



Léeme y suma neuronas ;)

Marte, ahí vamos



Léeme y suma neuronas ;)

Dicen que el 90% de las personas fallan



Léeme y suma neuronas ;)

El peso sí importa ¿no crees?



Léeme y suma neuronas ;)

¿Rinocerontes espías?



Léeme y suma neuronas ;)

Robot Chef que puede cocinar 2000 comidas saldrá a la venta en 2017



Léeme y suma neuronas ;)

Un robot con katana en mano desafía a un Samurai












Max