Fundamentos de las Fuerzas y su Comportamiento en la Física
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1. Fuerzas
La fuerza es aquello que produce deformaciones y cambios en el estado de movimiento de un cuerpo.
2. Fuerzas de contacto y a distancia
Las fuerzas que se ejercen cuando un objeto choca con otro, se rozan o se empujan, son fuerzas de contacto. En la naturaleza existen fuerzas sin contacto denominadas fuerzas a distancia; son las fuerzas que actúan entre los planetas y el Sol, o entre corrientes eléctricas e imanes.
3. Carácter vectorial de las fuerzas
Es necesario indicar hacia dónde actúa una fuerza, por ello decimos que se trata de una magnitud vectorial. Por ejemplo, si tiras una piedra con una fuerza de 100 N y tu compañera tira con otra de 80 N, la fuerza neta dependerá de la dirección en que tiréis.
4. Fuerzas cotidianas
El peso
Estamos acostumbrados a ver que los cuerpos caen, y deducimos de este hecho que una fuerza está actuando sobre ellos: es la denominada fuerza peso. Experimentalmente se demuestra que el peso es directamente proporcional a la masa y que apunta verticalmente hacia abajo.
La normal
La normal es la fuerza que las superficies sólidas ejercen sobre los cuerpos apoyados en ellas. Es siempre perpendicular a la superficie e impide que los cuerpos penetren en ellas.
La tensión y la fuerza elástica
Cuando un cuerpo está suspendido de un hilo, podemos deducir que hay una fuerza anulando el peso y produciendo el equilibrio, denominada tensión. Si ahora colgamos el cuerpo de un muelle, este se estira y aparece una fuerza elástica que intenta recuperar la forma original del muelle.
5. Fuerzas de fricción
En la vida cotidiana observamos que los cuerpos en movimiento terminan parándose; esto se debe a la acción de las fuerzas de fricción que actúan en sentido contrario al movimiento. Se diferencian dos tipos:
- Fuerzas de rozamiento con el suelo.
- Fuerzas de resistencia de un fluido.
6. Colisiones
Cuando dos cuerpos colisionan, se ejercen mutuamente fuerzas que los deforman y producen cambios en el movimiento, como sucede cuando chocan dos bolas de billar o cuando un coche choca contra un muro.
7. Empuje
Otra fuerza cotidiana es el empuje, que se ejerce verticalmente hacia arriba sobre cualquier cuerpo que esté inmerso en un fluido. Su valor es igual al peso del fluido que se desaloja. El empuje puede superar el peso y hacer que un cuerpo se eleve o que parezca que un objeto pesa menos de lo real.
La Ley de Hooke
El investigador Robert Hooke (1660) encontró una relación de proporcionalidad directa entre la deformación de un cuerpo elástico y la fuerza necesaria para deformarlo:
Fe = k · Δl