Las fuerzas son el producto de la interacción entre dos cuerpos, provocando una deformación de los cuerpos o cambios en el movimiento de estos.
Las fuerzas pueden ser de dos tipos:
• Fuerza de contacto: Resultado del contacto físico entre el cuerpo y sus alrededores. Es decir, se producen cuando dos objetos entran en contacto directo.
• Fuerza de campo: Resulta de una acción a distancia entre el cuerpo y sus alrededores. Es decir, actúan a distancia, sin la necesidad de contacto físico.
Una fuerza es un vector (modo de representar una magnitud física), que tiene dirección y sentido, como también magnitud.
Cuando se aplica una fuerza (o varias), en diferentes direcciones provocará distintos efectos, pudiendo ser representado a través de flechas y la dirección de éstas será la dirección en que se ejerce la fuerza y su longitud debe ser proporcional a la magnitud o módulo de la fuerza. La representación de las fuerzas en un diagrama se denomina Diagrama de Cuerpo Libre (DCL).
La unidad de medida en el Sistema Internacional (SI) es el newton [N] y se expresa en términos de las unidades fundamentales de longitud, tiempo y masa. 1 N = 1 kg m/s2
Las fuerzas principales
Las fuerzas se definen como cualquier acción que puede cambiar el estado de movimiento o la forma de un objeto. Sin las fuerzas, no habría movimiento ni cambios en la forma de los objetos en el mundo físico.
Fuerza neta
Cuando varias fuerzas son aplicadas a la vez sobre un objeto, se combinan y dan origen a una sola fuerza llamada Fuerza Neta, Fuerza Resultante o Fuerza Total, y corresponde a la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo.
En otras palabras, la fuerza neta es la suma de todas las fuerzas que actúan sobre un objeto y determina su movimiento.
Ejemplo
Si aplicamos dos fuerzas en el mismo sentido, la fuerza neta será la suma de estos. Si aplicamos dos fuerzas en sentidos contrarios, la fuerza total será el resultado de la resta de estos.
Peso
Fuerza con que la Tierra atrae a un objeto, por tanto, es una interacción entre dos cuerpos y no una medida de un objeto. Esta fuerza está dirigida hacia el centro de la tierra y se mide en Newton (N).
El peso se relaciona con la aceleración de la gravedad que tenga un planeta y con la masa de los cuerpos. Mientras mayor sea la gravedad en un planeta en comparación a la Tierra, pesarás menos, y mientras más masa posea un objeto, mayor es la fuerza que la Tierra ejerce sobre él, y diremos que pesa más.
El peso de un cuerpo se obtiene multiplicando la masa del cuerpo por la aceleración de gravedad (g), por tanto, la aceleración con la que los objetos caen en la Tierra. El valor es de 9, 8 metros/segundos cuadrados (m/s2) en la superficie de la Tierra. La fórmula matemática para obtener el peso de un cuerpo es:
P = m • g *Donde P es el peso, m la masa y g, la aceleración de gravedad.
Fuerza normal
Cuando un objeto está sobre una superficie, el peso del objeto ejerce una fuerza hacia abajo. También la superficie ejerce una fuerza sobre el objeto (hacia arriba) denominada Fuerza Normal.
Dicho de otra forma, la normal es una fuerza perpendicular que actúa entre dos objetos en contacto, como la fuerza que sientes cuando te sientas en una silla.
Ejemplo
En la figura 2 se muestra un notebook en reposo sobre un escritorio, el notebook no acelera debido a la fuerza de gravedad sobre él porque está sostenido en el escritorio. La fuerza que ejerce hacia arriba el escritorio sobre el notebook es la fuerza normal, que impide que el notebook se hunda o caiga y es perpendicular a la superficie del escritorio.
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Las fuerzas de roce
Fuerza que se opone al movimiento de un objeto o superficie sobre otra, se produce una fuerza de contacto llamada Fuerza de roce o de fricción y depende del peso del objeto o superficie en movimiento.
Visto de otro modo, la fuerza de roce, actúa en la dirección opuesta al movimiento relativo de los objetos en contacto, como la fuerza que sientes cuando intentas mover un mueble pesado por el suelo.
Tipos de roce:
– Por Deslizamiento: Cuando dos superficies de cuerpos sólidos se deslizan una por sobre la otra. Por ejemplo cuando deslizas una caja a lo largo del piso el roce se opone al movimiento de la caja. Si la superficie del piso es rugosa mayor será la fuerza de roce.
– Por Rodamiento: Cuando un cuerpo rueda sobre una superficie, existe una fuerza que se opone al movimiento. Es una fuerza que se opone en menor magnitud que la fuerza de roce por deslizamiento.
– En Fluidos (gases y líquidos): Cuando una pelota es lanzada en forma recta hacia una piscina, experimentará dos tipos de fuerza de roce, cuando está en el aire (fluido) y cuando está en el agua (otro fluido).
Cómo calcular las fuerzas
Las fuerzas de contacto se pueden calcular utilizando la fórmula de la fuerza de fricción o la fuerza normal. Se conoce con la expresión: Fr=μN. Dónde: Fr es la fuerza de fricción entre dos superficies y (μ) es el coeficiente de fricción que puede variar según el material de contacto.
En cuanto a las fuerzas de campo, se pueden calcular utilizando la ley de gravitación universal o la ley de Coulomb para la fuerza eléctrica.
Para calcular la fuerza neta, es necesario sumar todas las fuerzas que actúan sobre un objeto y determinar su dirección y magnitud.
Con una comprensión clara de estas fuerzas, podrás calcular las fuerzas en diferentes situaciones y entender mejor el movimiento de los objetos.
