Conceptos Esenciales de la Física: Magnitudes, Unidades y Dinámica de Fuerzas

Física: ¿Qué es?

La Física es una ciencia natural, experimental y precisa que estudia los fenómenos naturales, los seres inanimados y las propiedades de los cuerpos sin alterar su materia. Aplica la tecnología para comprender y describir el universo.

Campos de Estudio y Relaciones

La física abarca diversas áreas como la mecánica, el clima y la relatividad. Se relaciona estrechamente con otras disciplinas como la química, la tecnología, la biología, la psicología y la sociología.

Magnitud: Todo lo que se puede medir

Una magnitud es todo aquello que se puede medir. Algunos ejemplos incluyen la temperatura corporal (ej. 36,6ºC) o la distancia.

Las magnitudes se clasifican en:

• Magnitudes Escalares: Quedan completamente determinadas por un número y su unidad (ej. temperatura, distancia, masa, tiempo).
• Magnitudes Vectoriales: Requieren, además de un número y su unidad, una dirección y un sentido para quedar completamente determinadas (ej. fuerza, velocidad, aceleración).

Unidades Fundamentales y Derivadas

La física utiliza cantidades básicas para la descripción del universo, como la distancia y el tiempo.

Otras unidades pueden ser derivadas. Por ejemplo, para medir el área de la superficie de una mesa, podemos ver cuántas veces cabe en ella un cuadrado de un metro de lado. A esta unidad de área la llamamos metro cuadrado y la simbolizamos como m².

Sistemas de Unidades

Existen diferentes sistemas de unidades para medir magnitudes:

Nota: La expresión "5=A=B.A" no tiene un contexto claro en este documento.

Las Fuerzas

La física propone a las fuerzas como un modelo que explica los efectos de las interacciones entre distintos cuerpos. Para medir fuerzas se recurre a los vectores, que son elementos matemáticos y, por lo tanto, se pueden sumar y restar. La fuerza es una magnitud vectorial.

Características de una Fuerza (Vectorial)

Una fuerza, al ser una magnitud vectorial, se representa con un vector y posee las siguientes características:

• Punto de aplicación (Γ): Representa el lugar donde se ejerce la fuerza.
• Módulo o intensidad: Está dado por la longitud del vector, indicando su valor numérico.
• Sentido: Indica la punta de la flecha, informando hacia qué lado sobre la recta de acción se dirige la fuerza.
• Dirección: Es la recta de acción sobre la cual actúa la fuerza.
• Unidades: En el Sistema Internacional (SI), la unidad utilizada para medir fuerza es el Newton (N). También se utiliza el kilopondio (kgf).

Sistema de Fuerzas

Un sistema de fuerzas es el conjunto de todas las fuerzas que actúan sobre un mismo cuerpo al mismo tiempo.

Suma de Fuerzas

Fuerzas en la Misma Dirección

Cuando las fuerzas tienen la misma recta de acción, la suma vectorial es simple:

• Si tienen el mismo sentido: FR = F1 + F2
• Si tienen sentidos opuestos: FR = F1 - F2

Vectores Concurrentes (Fuerzas que se cruzan en un punto)

Si el ángulo (ε) entre dos fuerzas concurrentes es de 90º, la resultante (FR) se calcula utilizando el teorema de Pitágoras:

FR² = F1² + F2²

O, despejando FR:

FR = √(F1² + F2²)

Método del Paralelogramo

Consiste en construir un paralelogramo con las direcciones de las fuerzas que componen un sistema para encontrar su resultante.

Método Poligonal

Consiste en trasladar una fuerza a continuación de la otra, respetando la dirección y la intensidad original de cada una. La resultante final será el vector que une el origen del primer vector con el extremo del último vector graficado.

Suma de Varias Fuerzas en Distintas Direcciones

Cuando se desea sumar varias fuerzas aplicadas sobre un cuerpo, se puede generalizar el método del paralelogramo o usar el método poligonal. Por ejemplo, se suman F1 y F2 para obtener una resultante (R12), luego a esta se le suma la fuerza F3, y así sucesivamente hasta obtener la resultante final.