Fuerzas y Movimiento: Conceptos Esenciales de Física

Fuerzas y Movimiento

Concepto de Fuerza y sus Efectos

Cuando coges un libro, frenas tu bicicleta o das forma a la plastilina, estás aplicando una fuerza. Todas estas interacciones entre cuerpos se llaman fuerzas.

Efectos de las Fuerzas

Las fuerzas tienen estos efectos sobre los cuerpos:

• Pueden mover un cuerpo que estaba parado.
• Pueden parar un cuerpo que estaba en movimiento.
• Pueden modificar la velocidad de un cuerpo.
• Pueden producir deformaciones.

Fuerzas por Contacto y a Distancia

Las fuerzas pueden actuar de dos formas distintas:

Fuerzas por Contacto

Se producen cuando existe contacto físico entre los cuerpos. Por ejemplo, cuando se empuja una silla o se golpea una pelota con la raqueta, se producen fuerzas por contacto.

Fuerzas a Distancia

Operan sin que sea necesario el contacto físico entre los cuerpos. Por ejemplo, cuando se deja caer un balón, resulta atraído por la Tierra y desciende. Son de tres tipos:

Gravitatorias

Entre cuerpos que tienen masa.

Magnéticas

Entre dos imanes o entre un imán y el hierro.

Eléctricas

Entre cuerpos con cargas eléctricas.

El Dinamómetro

El dinamómetro es un aparato destinado a medir las fuerzas o a pesar los objetos. Su funcionamiento se basa en el alargamiento que sufre un muelle cuando se cuelga de él un objeto de una determinada masa.

Movimiento de los Cuerpos

El movimiento es un cambio de posición de un cuerpo a lo largo del tiempo respecto a un sistema de referencia que se considera fijo.

• Posición (x): punto en el que se encuentra el móvil en un momento determinado.
• Trayectoria: camino que recorre el móvil en su movimiento.
• Desplazamiento: longitud de la línea recta que une dos posiciones.
• Espacio recorrido (s): longitud de la trayectoria.

Fuerza de Rozamiento

La fuerza de rozamiento es una fuerza que se opone al movimiento, y se produce por la interacción entre las superficies en contacto de dos cuerpos.

Factores que influyen en la fuerza de rozamiento:

Rugosidad de las Superficies

Cuanto más rugosas son las superficies, mayor es la fuerza de rozamiento entre ellas.

Peso del Cuerpo Apoyado

Cuanto mayor es el peso del cuerpo apoyado, mayor es la fuerza de rozamiento entre ellas.

Las fuerzas de rozamiento también actúan en los líquidos y en los gases, aunque son fuerzas de menor intensidad.

Fuerzas Gravitatorias

• Cuando la masa de uno de los cuerpos se hace el doble, la fuerza de gravedad se duplica.
• Cuando la distancia entre los cuerpos se duplica, la fuerza de gravedad se divide por cuatro.

Newton estudió el movimiento de los cuerpos celestes y llegó a esta conclusión: la causa del orden del universo es la fuerza de gravedad.

Diferencia entre Masa y Peso

Masa

• La masa (m) es la cantidad de materia que tiene un cuerpo.
• Es invariable, no cambia en función del lugar donde se encuentre el cuerpo.
• Su unidad en el SI es el kilogramo (kg).
• Se mide con una balanza.
• Es una unidad básica.

Peso

• El peso (P) es la fuerza con que la Tierra atrae a un cuerpo.
• Es variable, depende de la gravedad del lugar donde se mide.
• Su unidad en el SI es el newton (N).
• Se mide con un dinamómetro.
• Es una unidad derivada.
• El peso de un cuerpo se calcula mediante la expresión: P = m·g

Magnetismo

El magnetismo es un fenómeno que afecta a algunos materiales y produce la atracción o repulsión de estos sobre otros.

• Imanes naturales: son los que existen en la naturaleza y no están fabricados por el ser humano. Por ejemplo, la piedra imán o magnetita.
• Imanes artificiales: son los que se obtienen gracias a la manipulación humana. Por ejemplo, al frotar con magnetita un trozo de hierro, este adquiere propiedades magnéticas que perduran durante mucho tiempo.

Propiedades de los Imanes

• Tienen dos polos, el polo norte y el polo sur. En esa zona el magnetismo es máximo, mientras que el centro del imán es neutro.
• Los polos no se pueden separar. Si el imán se parte, aparecen nuevos polos norte y sur en los pedazos partidos.
• Si los polos son distintos (norte y sur), los imanes se atraen.
• Si los polos son iguales (norte y norte o sur y sur), se repelen.
• Un imán forma alrededor de sí un campo magnético, que es la zona del espacio donde sus fuerzas actúan.

Campo Magnético Terrestre

La Tierra tiene también propiedades magnéticas. Alrededor de la Tierra existe una zona en el espacio en la que se manifiestan las fuerzas magnéticas. Por eso, para orientarnos, podemos utilizar una brújula.

Las propiedades del campo magnético terrestre son:

• Se genera por el movimiento de los metales fundidos que hay en su núcleo externo.
• Nos protege del viento solar (emanaciones solares de partículas con carga eléctrica y muy energéticas). Desvía la mayor parte de la radiación que proviene del Sol y evita que penetre en la atmósfera.
• Cuando el viento solar es de gran intensidad, algunas partículas llegan a la capa alta de la atmósfera, la ionosfera. Allí chocan con los átomos del aire y producen auroras boreales o australes.