Magnitudes escalares y vectoriales: definiciones y ejemplos

Magnitudes escalares y magnitudes vectoriales

- Las magnitudes escalares son aquellas magnitudes que quedan perfectamente especificadas con una cantidad. Ejemplo: la masa, el tiempo, la temperatura.

- Las magnitudes vectoriales son aquellas magnitudes en las que, además de una cantidad, se necesita indicar una dirección y un sentido para que queden perfectamente especificadas. Ejemplo: la velocidad, la fuerza, la aceleración.

Definición de vector

Una recta es infinita, y que un segmento es un trozo de esa recta.

Un vector es un segmento orientado. En otras palabras, “es un segmento en el que uno de sus extremos es una flecha”. Un vector tiene las siguientes componentes:

• Origen o punto de aplicación: es el extremo inicial del vector, y se sitúa en el cuerpo sobre el que actúa la magnitud vectorial (fuerza, velocidad, aceleración...).
• Sentido: es el extremo final del vector, es decir, la punta de flecha. Indica hacia dónde apunta el vector.
• Dirección: es la recta correspondiente al segmento, o cualquier otra recta paralela.
• Módulo: es el valor numérico de la magnitud. A mayor módulo, más largo será el vector. (En el ejemplo del apartado 1, el módulo sería 10 N.)

Definición de fuerza

Es una magnitud vectorial que provoca cambios en el movimiento de un cuerpo o que puede producirle una deformación. La fuerza se mide en Newton (N) en el Sistema Internacional.

Tipos de fuerzas

Según necesiten o no contacto entre los cuerpos, las fuerzas se clasifican en:

• Fuerzas de contacto: es necesario que los cuerpos se toquen. Ejemplo: un caballo que tira de un carro.
• Fuerzas a distancia: se producen sin contacto entre los cuerpos. Ejemplo: fuerza magnética, gravedad, fuerza eléctrica entre cargas de distinto signo

Fuerzas por contacto

- ROZAMIENTO O FRICCIÓN (Froz)
Se produce por contacto entre dos cuerpos, y se opone al deslizamiento.

- FUERZA NORMAL (N)
Es una fuerza que ejerce una superficie sobre un cuerpo que está apoyado en ella.

- TENSIÓN (T)
Es una fuerza que ejercen cuerpos rígidos como cables, cuerdas y barras.

- FUERZA ELÁSTICA (Fe)
Es una fuerza que aparece en cuerpos elásticos cuando se deforman (como por ejemplo muelles). La fuerza siempre se opone a la deformación del muelle.

- EMPUJE (E)
Es una fuerza que actúa sobre los cuerpos que están sumergidos completamente o solo en parte en algún fluido (líquido o gas).

- OTRAS FUERZAS POR CONTACTO DISTINTAS DE LAS ANTERIORES (F)
En este grupo entrarían las fuerzas ejercidas por personas, animales, máquinas, agentes naturales, etc.

Fuerzas a distancia

- FUERZA GRAVITATORIA (Fgrav)
Es una fuerza de atracción entre cuerpos por el hecho de tener masa. Se calcula con la siguiente ecuación, denominada ley de gravitación universal

- FUERZA ELECTROSTÁTICA (Felec)
Es la fuerza que aparece entre cuerpos por el hecho de tener carga eléctrica.

- FUERZA MAGNÉTICA (Fmag)
Es la fuerza que aparece entre los polos de los imanes.

Primera ley de Newton

Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza o si la suma de las fuerzas es cero, dicho cuerpo se mantendrá parado, o bien se moverá en línea recta con velocidad constante.

Ejemplos:

• Si lanzásemos una bola por una pista de hielo, la bola se movería infinitamente, a no ser que haya una fuerza de rozamiento con el suelo o con el aire que la vaya frenando, o que haya una pared con la que choque.
• Supongamos que estamos de pie en un autobús

Segunda ley de Newton

La fuerza total que actúa sobre un cuerpo está relacionada con la aceleración que adquiere mediante la ecuación

Ejemplo:

• Si pisamos el pedal del acelerador, la aceleración es positiva (a>0), se ejerce una fuerza sobre el coche que aumenta su velocidad.
• Si pisamos el pedal del freno, la aceleración es negativa (a<0), se ejerce una fuerza sobre el coche que reduce su velocidad.

Tercera ley de Newton

Si un cuerpo A ejerce una fuerza (acción) sobre un cuerpo B, dicho cuerpo B ejerce otra fuerza (reacción) sobre A. Ambas fuerzas tienen igual módulo y dirección, pero sentido contrario.

Ejemplos:

• Un cohete ejerce una fuerza (acción) sobre los gases de escape hacia abajo, y los gases de escape responden ejerciendo una fuerza sobre el cohete (reacción) hacia arriba, haciendo posible que el cohete ascienda.
• Si remamos hacia la izquierda, la barca ejerce una fuerza (acción) sobre el agua, y a cambio el agua ejerce otra fuerza (reacción) sobre la barca, haciendo que la barca se mueva hacia la derecha.