Tipos De fuerza
Peso:
El peso de un objeto se define como la
fuerza de la gravedad sobre el objeto y se puede calcular como el producto de
la masa por la aceleración de la gravedad, w = mg. Puesto que el peso es una
fuerza, su unidad SI es el Newton.
Para un objeto en caida libre, la gravedad es la única fuerza que actúa sobre él, por lo tanto la expresión para el peso derivada de la segunda ley de Newton es
Fuerza Normal:
La fuerza normal es un tipo de fuerza
de contacto ejercida por una superficie sobre un objeto. Esta actúa
perpendicular y hacia afuera de la superficie.
Supongamos que un bloque de masa m o
los libros de la imagen de la derecha. Están en reposo sobre una
superficie horizontal como se muestra en la figura, las únicas fuerzas que actúan
sobre él son su peso y la fuerza de contacto de la superficie.
Fuerza de Tensión:
Se conoce como fuerza de tensión a la
fuerza que, aplicada a un cuerpo elástico, tiende a producirle una tensión;
este último concepto posee diversas definiciones, que dependen de la rama del
conocimiento desde la cual se analice.
Las cuerdas, por ejemplo, permiten
transmitir fuerzas de un cuerpo a otro. Cuando en los extremos de una cuerda se
aplican dos fuerzas iguales y contrarias, la cuerda se pone tensa. Las fuerzas
de tensión son, en definitiva, cada una de estas fuerzas que soporta la cuerda
sin romperse.
Fuerza de rozamiento o de fricción:
La fuerza de
rozamiento o de fricción (FR) es una fuerza que surge por el
contacto de dos cuerpos y se opone al movimiento.
Fr=μ⋅N
- FR es la fuerza de
rozamiento
- μ es el coeficiente de
rozamiento o de fricción
- N es la fuerza normal
El rozamiento se debe a las
imperfecciones y rugosidades, principalmente microscópicas, que existen en las
superficies de los cuerpos. Al ponerse en contacto, estas rugosidades se
enganchan unas con otras dificultando el movimiento. Para minimizar el efecto
del rozamiento o bien se pulen las superficies o bien, se lubrican, ya que el
aceite rellena las imperfecciones, evitando que estas se enganchen.
Fuerza elástica:
La fuerza elástica es la ejercida por
objetos tales como resortes, que tienen una posición normal, fuera de la cual
almacenan energía potencial y ejercen fuerzas.
La fuerza elástica se calcula como:
F = – k ΔX
ΔX = Desplazamiento
desde la posición normal
k = Constante de
elasticidad del resorte
F = Fuerza elástica
Fuerza gravitatoria:
Entre dos cuerpos aparece una fuerza
de atracción denominada gravitatoria, que depende de sus masas y de la
separación entre ambos. La fuerza gravitatoria disminuye con el cuadrado de la
distancia, es decir que ante un aumento de la separación, el valor de la fuerza
disminuye al cuadrado.
La fuerza gravitatoria se calcula
como:
G = Constante de gravitación
universal. Es un valor que no depende de los cuerpos ni de la masa de los
mismos.
Fuerza aplicada y de empuje:
La fuerza de empuje o “thrust” es un
concepto muy relacionado a la Tercera Ley de Newton. Por ejemplo la
fuerza que se ejerce contra un rifle o pistola y lo que lo hace
retroceder es exactamente igual en magnitud a la fuerza que impulsa la bala.
Como
actuan las tipos de fuerzas sobre los objetivos y en tu vida catidiana
DINÁMICA
Dinámica => La
dinámica estudia la relación que existe entre las fuerzas que actúan sobre un
cuerpo, la masa del cuerpo y su movimiento, es
decir, la cinética se emplea para predecir el movimiento de un cuerpo causado
por unas fuerzas dadas o para determinar las fuerzas requeridas para producir
un movimiento dado.
Concepto de Fuerza
En la vida cotidiana se considera
fuerza a una sensación común asociada con la dificultad para mover o levantar
un cuerpo. En Física se identifica una fuerza por el fecto que produce. Uno de
los efectos de una fuerza es cambiar el estado de reposo o de movimiento del
cuerpo, más con-cretamente, una fuerza cambia la velocidad de un objeto, es
decir produce una aceleración. Cuando se aplica una fuerza sobre un cuerpo y no
se produce movimiento, entonces puede cambiar su forma, aún si el cuerpo es muy
rígido. La deformación puede o no ser permanente.
Entonces los efectos de la fuerza neta
son dos: cambiar el estado de movimiento de un cuerpo o producir una
deformación, o ambas cosas.
Normalmente sobre un cuerpo pueden actuar varias fuerzas, entonces el cuerpo
acelerará cuando el efecto de la fuerza neta que actúa sobre él no es cero.
Se llama fuerza neta o fuerza resultante a la suma de todas
las fuerzas que actúan sobre un cuerpo. Si la fuerza neta es cero, la
aceleración es cero, el movimiento es con velocidad igual a cero (cuerpo
detenido) o con velocidad constante. Cuando un cuerpo está en reposo o se mueve
con velocidad constante, se dice que está en equilibrio.
Existen varios Tipos de fuerzas.
El instrumento para medir fuerzas se
llama dinamómetro, es un resorte que se estira sobre una escala. Si se
aplica una fuerza de una unidad sobre el dinamómetro, el resorte se estira
hasta que ejerce una fuerza igual y contraria a la aplicada. En la escala se
mide el alargamiento del resorte y se le asigna una unidad de fuerza. De esa
manera se calibra el dinamómetro y se usa para medir fuerzas, por ejemplo se
aplica una fuerza sobre el dinamómetro y si se estira 2.5 unidades, entonces la
fuerza aplicada es 2.5 veces la unidad de fuerza.
Este procedimiento es válido para pequeños alargamientos del resorte, ya que si
la fuerza es muy intensa, se puede deformar y no volver a su forma original.
Leyes del
movimiento de Newton
Antes de 1600 los filósofos afirmaban que el estado natural de la materia era
el reposo. Galileo fue el primero que tuvo una idea distinta del movimiento
haciendo experimentos. Esencialmente sus experimentos consistían en analizar en
forma semicuantitativa el movimiento de los cuerpos, tratando de eliminar toda
influencia externa que lo alterará, concluyendo que el estado natural de los
cuerpos no es el reposo, sino el resistirse a una aceleración.
Posteriormente, Newton, que nació el año en que murió Galileo, perfeccionó
los experimentos de Galileo realizando cuidadosas mediciones experimentales, lo
que le permitió formular las ahora conocidas tres Leyes del Movimiento de Newton.
Primera ley de Newton
Suponga que un libro está sobre una
mesa. Evidentemente, el libro permanece en reposo si no hay alguna influencia
sobre él. Imagine ahora que usted empuja el libro con una fuerza horizontal, lo
suficientemente grande para vencer la fuerza de fricción entre el libro y la
mesa. En este caso, el libro puede ponerse en movimiento con velocidad
constante si la fuerza que usted aplica es igual en magnitud a la fuerza de
fricción y se encuentra en dirección opuesta a esa fuerza de fricción.
Si la fuerza aplicada es mayor que la
fuerza de fricción, el libro acelera. Si usted deja de empujar, el libro deja
de deslizarse después de moverse una corta distancia debido a que la fuerza de
fricción retarda su movimiento. Imagine después de esto que empuja el libro a
lo largo de un piso liso muy encerado. En este caso el libro también llega al
reposo después de que usted dejó de empujarlo, aunque no tan rápido como antes.
Imagine ahora un piso pulido a tal grado que no hay fricción; en este caso, el
libro, una vez en movimiento, se desliza hasta chocar con la pared . Las
fuerzas que hemos descrito son fuerzas externas, ejercidas sobre el objeto por
otros objetos.
La primera Ley de Newton se puede
enunciar de la siguiente manera:
" Un objeto en reposo permanece
en reposo y un objeto en movimiento continuará en movimiento con una velocidad
constante ( es decir, velocidad constante en una línea recta ) a menos que
experimente una fuerza externa neta. "
En términos sencillos, podemos decir
que cuando una fuerza neta sobre un cuerpo es cero, su aceleración es cero.
De acuerdo con la primera ley,
concluimos que un cuerpo aislado ( un cuerpo que no interactúa con su medio )
está en reposo o en movimiento con velocidad constante.
Segunda ley de Newton
Cuando la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo no es cero, el cuerpo se mueve
con una aceleración en la dirección de la fuerza. Experimentalmente se
de-muestra que para una masa fija, si aumenta el valor de la fuerza, su
aceleración aumenta proporcionalmente; por Ejemplo si F aumenta a 2F la
aceleración a aumenta a 2a. Por otra parte, si se aplica una fuerza fija, pero
se aumenta el valor de la masa, la aceleración del cuerpo disminuye
proporcionalmente al aumento de masa, por ejemplo si m aumenta a 2m la aceleración
a disminuye a (½)a. Lo opuesto se observa si en lugar de considerar aumento de
fuerza o de masa, se consideran disminuciones.
La Segunda Ley de Newton se enuncia basándose en estos resultados
experi-mentales, resumiendo esas observaciones en el siguiente enunciado:
“La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza
re-sultante que actúa sobre el cuerpo e inversamente proporcional a su masa.”
De este modo, es posible relacionar la
fuerza y la masa con el siguiente enunciado matemático de la segunda ley de
Newton, que dice :
Tanto la fuerza como la aceleración
son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además de un valor, una dirección
y un sentido. De esta manera, la Segunda ley de Newton debe expresarse como:
La Segunda Ley de Newton se puede usar
para definir la unidad de medida de fuerza. La unidad en la que se mide la
fuerza es el Newton, según el Sistema Internacional de Unidades.
Tercera ley de Newton
Cada vez que un cuerpo ejerce una
fuerza sobre otro cuerpo, este reacciona ejerciendo una fuerza sobre el
primero. Las fuerzas en cada cuerpo son de igual magnitud, y actúan en la misma
línea de acción, pero son de sentido contrario, como se ve en la figura 4.2.
Esto significa que no es posible que exista una fuerza aislada, es decir, no
existe un cuerpo aislado en la naturaleza, cualquier fuerza individual es un
aspecto de una interacción mutua entre dos cuerpos, que puede ser por contacto
directo o por acción a distancia.
