Fisica Equipo7 4BMEo: febrero 2016

Fuerza

En este Blog explicaremos el concepto de fuerza y algunos tipos y ejemplos de esta, así como las leyes de Newton.

Definición.

La fuerza es un concepto un poco difícil de definir, pero aun así al escucharla podemos darle un significado gracias a las experiencias propias sin pensar demasiado.

La definición en física de fuerza puede interpretarse como la influencia que cambia el estado de trayectoria o forma de un objeto. Puede dar aceleración a un objeto en reposo o modificar la dirección de uno en movimiento. La fuerza es una magnitud y su unidad de medida es el Newton, representado por el símbolo N, “el Newton se define como fuerza necesaria para proporcionar una aceleración de 1m/s² a un objeto de 1kg de masa”.

Podemos encontrar dos tipos de fuerzas.

Fuerzas de contacto: aquellas que se presentan cuando varios objetos chocan su superficie de manera directa. Ejemplo patear un balón, empujar una carreta.

Fuerzas a distancia: estas se producen aun cuando los cuerpos están separados, un ejemplo seria la gravedad que nos atrae a la tierra y mantiene a la luna en su lugar.

Existen muchas fuerzas en la física pero hay 4 que no pueden ser explicadas en función de otras más básicas, y estas son:

Fuerza de gravedad: esta es la fuerza de atracción que un cuerpo ejerce sobre otro, esta fuerza se presenta en todos los cuerpos, normalmente los percibimos en los más grandes, como en el sol y los planetas.

Fuerza electromagnética: afecta a los cuerpos eléctrica mente cargados y es la fuerza involucrada en las transformaciones físicas y químicas de átomos y moléculas, puede tener dos sentidos los cuales son, atractivo y repulsivo. Su alcance es infinito.

Fuerza o interacción nuclear débil: es la responsable de la desintegración radioactiva.

Fuerza o interacción nuclear fuerte. Mantiene unidos los componentes atómicos en un átomo y actúa indistintamente entre dos nucleones. Su alcance es de dimensiones nucleares pero esta fuerza es más intensa que la electromagnética.

Una vez vistas estas fuerzas pasaremos a las leyes de Newton.

Las leyes de Newton, también conocidas como leyes del movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la mecánica, en particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos, que revolucionaron los conceptos básicos de la física y el movimiento de los cuerpos en el universo.

El primer concepto que maneja Newton es el de masa, que identifica con "cantidad de materia".

Newton asume a continuación que la cantidad de movimiento es el resultado del producto de la masa por la velocidad.

En tercer lugar, precisa la importancia de distinguir entre lo absoluto y relativo siempre que se hable de tiempo, espacio, lugar o movimiento.

Primera ley de Newton

Ningún cuerpo por sí solo puede modificar su estado de reposo o de movimiento, ya que para modificarlo se requiere la manifestación de una fuerza resultante que actúe sobre él.

En esta ley, Newton afirma que un cuerpo en movimiento rectilíneo uniforme tiende a mantenerse indefinidamente, y cuando un cuerpo se encuentra en reposo trata de mantenerse inmóvil. Un ejemplo de la ley de la inercia se presenta al viajar en un camión: cuando el conductor frena bruscamente, tanto él como los pasajeros son impulsados violentamente hacia el frente; el único que recibe una fuerza para detenerse es el camión, los pasajeros no la reciben, pero por su INERCIA tratan de seguir el movimiento.

En las anteriores imágenes se observa como los pasajeros siguen su movimiento hacia en frente cuando el camión choca.

De la misma manera cuando en un automóvil parado, el conductor aceleran bruscamente, la inercia lo hace moverse a la parte trasera del asiento como si hubiera sido impulsado hacia atrás, porque debido a su inercia, como se verá, los cuerpos en reposo tratan de conservar esa posición.

La tendencia que presenta un cuerpo en reposo a permanecer inmóvil, o la de un cuerpo en movimiento uniforme a tratar de no detenerse, recibe el nombre de Inercia.

La inercia se puede definir como la propiedad de un cuerpo de resistir un cambio en su estado de reposo o de movimiento.

La Masa de un cuerpo esta definida como una medida cuantitativa de la inercia.

Tanto la inercia como la masa son medidas en las misma unidades, en gramos (g) o Kilogramos (Kg).

Con los antecedentes anteriores podemos enunciar la Primera Ley de Newton:

Un cuerpo en reposo o en movimiento uniforme permanecerá en reposo o en movimiento uniforme, a menos que se le aplique alguna fuerza exterior.

Segunda ley de newton.

La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relación de la siguiente manera:

F = m a

Básicamente esta ley interpreta la fuerza aplicada a un cuerpo y el movimiento que adquiere.

En la imagen se observa que al aplicar una fuerza sobre un objeto adquiere movimiento.

Tercera ley de Newton (Acción y reacción)

Cuando estamos parados en el piso ejercemos sobre éste una fuerza hacia abajo; sin embargo, al mismo tiempo el piso ejerce una fuerza hacia arriba debajo de nuestro cuerpo.

Esta imagen presenta las fuerzas que actúan sobre un objeto en reposo.

La Magnitud de ambas las fuerzas es igual, pero actúan en sentido contrario. La fuerza ejercida por nuestro cuerpo se llama ACCIÓN, y la ejercida por el piso, REACCIÓN.

Cuando caminamos empujamos el suelo en un sentido y nos desplazamos en otro.

Cuando pateamos un pelota (acción) sentimos el efecto que el golpe produce en nuestro pie (reacción).

La Tercera ley de Newton dice:

A toda fuerza de acción se opone otra fuerza igual con la misma dirección pero en sentido contrario.

Por lo tanto, es importante hacer notar que las fuerzas de acción y reacción actúan sobre cuerpos diferentes.

A continuación se presenta un vídeo que explica las 3 leyes de Newton.