Explorando las Fuerzas Físicas Esenciales: Gravedad, Fricción, Electricidad y Magnetismo

Fuerza Gravitatoria

¿Te has preguntado alguna vez por qué los objetos caen al suelo o por qué los planetas no colisionan entre sí?

Las fuerzas gravitatorias son las responsables del movimiento de los cuerpos celestes y, también, del peso de los cuerpos.

El Peso

Todos los cuerpos que se encuentran en la superficie de la Tierra o cerca de ella están sometidos a una fuerza de atracción gravitatoria: el peso.

El peso depende de la masa del cuerpo y de la distancia entre el cuerpo y la superficie terrestre.

Cálculo del Peso de un Cuerpo

Cuando un cuerpo se deja caer, este se ve sometido a la fuerza de atracción gravitatoria, describiendo un Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA).

El valor de la aceleración de la gravedad en la superficie de la Tierra es: g = 9,8 m/s².

Como el peso es una fuerza, su valor se expresa en Newtons (N) y podemos calcularlo con la fórmula:

P = m · g

Donde:

• P es el peso del cuerpo, expresado en Newtons (N).
• m es la masa del cuerpo, expresada en kilogramos (kg).
• g es la aceleración de la gravedad, expresada en metros por segundo al cuadrado (m/s²).

La aceleración de la gravedad es diferente en cada planeta. Por eso, un cuerpo pesa diferente en Marte que en la Tierra.

Agrupación y Movimiento de los Cuerpos Celestes

El universo se estructura en galaxias. Una galaxia es una agrupación de estrellas y cuerpos celestes, como nubes de gas y partículas en suspensión. Existen más de cien mil millones de galaxias y cada una puede contener miles de millones de estrellas.

La galaxia en la que se encuentra ubicado el Sistema Solar es la Vía Láctea.

El hecho de que el Sol ejerza una atracción gravitatoria sobre la Tierra hace que esta no se aleje del astro rey. Asimismo, la Luna también se ve atraída por la Tierra, lo que evita que se aleje de ella.

Gracias a las fuerzas de atracción gravitatoria, los cuerpos celestes no chocan entre sí. El equilibrio de fuerzas evita estas colisiones, compensando la tendencia de los cuerpos a alejarse y dando lugar a las órbitas elípticas que describen los cuerpos celestes.

Como ya hemos visto en el caso del peso, la intensidad de la fuerza gravitatoria entre dos cuerpos depende de las masas de los cuerpos y de la distancia que los separa.

Fuerza de Rozamiento

Cuando arrastramos un objeto por el suelo, debemos aplicar una fuerza. ¿Crees que siempre tenemos que hacer la misma fuerza para arrastrar el mismo objeto?

Esta fuerza que frena el movimiento se denomina fuerza de rozamiento o fuerza de fricción.

Características de la Fuerza de Rozamiento

• Siempre es paralela a la superficie de contacto.
• Tiene sentido contrario al movimiento del cuerpo.
• Cuanto más lisas son las superficies, menor es la fuerza de rozamiento.

Fuerza Eléctrica

¿Recuerdas qué eran los electrones? Como estudiamos anteriormente, los electrones son partículas muy pequeñas que se encuentran dentro del átomo con carga negativa, formando la parte exterior o corteza. En el interior del núcleo atómico se encuentran los protones con carga positiva y los neutrones que no tienen carga eléctrica.

Normalmente, los materiales son neutros; es decir, el número de electrones y de protones en sus átomos es el mismo. Cuando un átomo pierde electrones, adquiere una carga positiva formando un ion positivo o catión. Si, por el contrario, el átomo gana electrones, forma un ion negativo o anión.

La transferencia de electrones de un átomo o de un cuerpo a otro recibe el nombre de electrización.

Las cargas de distinto signo se atraen, mientras que las cargas de igual signo se repelen. De forma análoga a lo que sucedía con la fuerza gravitatoria, la intensidad de la fuerza eléctrica depende de la magnitud de las cargas y de la distancia que las separa.

Fuerza Magnética

En la naturaleza existen materiales capaces de atraer al hierro, como la magnetita, que se llaman imanes.

Los imanes tienen dos polos: Norte (N) y Sur (S).

• Los polos iguales se repelen.
• Los polos distintos se atraen.

Las fuerzas magnéticas pueden ser atractivas y repulsivas.

La electricidad y el magnetismo son dos fenómenos íntimamente relacionados; de su estudio se encarga el electromagnetismo.