Principios Fundamentales de la Fuerza y la Dinámica en Física

Definición y Naturaleza de la Fuerza

La fuerza es todo aquello capaz de deformar a un cuerpo o modificar su estado de reposo o movimiento. Para que exista una fuerza, es necesaria la presencia de dos cuerpos que interaccionan y se define como una magnitud vectorial.

Composición de Fuerzas

Si las fuerzas actúan en la misma dirección y sentido, la fuerza resultante se obtiene sumando las fuerzas.

Si las fuerzas actúan en la misma dirección y sentido contrario, la fuerza resultante se obtiene restando las fuerzas.

Equilibrio de Fuerzas

Un cuerpo está en equilibrio cuando la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre él es nula. La fuerza equilibrante es la fuerza que anula a la fuerza resultante.

Medición y Unidades

En el Sistema Internacional de Unidades, las fuerzas se miden en Newtons (N) y el instrumento que se utiliza para medir fuerzas se llama dinamómetro.

Comportamiento de los Sólidos

Los sólidos rígidos no cambian su forma cuando actúan fuerzas sobre ellos. Si la fuerza aplicada rompe este sólido, decimos que ha superado el límite de rotura.

Los sólidos deformables sí cambian su forma cuando actúa una fuerza sobre ellos. Los hay de dos tipos:

• Elásticos: Se deforman por la acción de una fuerza, pero recuperan su forma original cuando la fuerza deja de actuar. Si la fuerza deformante es demasiado grande, el cuerpo queda deformado permanentemente; en este caso, decimos que se ha superado el límite de elasticidad.
• Plásticos: Se deforman por la acción de una fuerza, pero no recuperan su forma original cuando la fuerza deja de actuar.

Ley de Hooke

La Ley de Hooke se expresa mediante la fórmula: F = K · x, donde F es la fuerza aplicada, K es la constante de proporcionalidad y x representa el alargamiento.

Efectos de la Fuerza en el Movimiento

Un efecto de la fuerza es la alteración del movimiento de los cuerpos. Aplicando fuerzas podemos mover un cuerpo que estaba en reposo, aumentar la velocidad, frenar o disminuir la velocidad (incluso detenerlo) y hacerle cambiar la dirección en la que se movía.

La inercia es la resistencia que opone un cuerpo a cambiar su estado de reposo o movimiento.

Relación entre Fuerza, Masa y Aceleración

• La fuerza resultante y la aceleración tienen la misma dirección y sentido.
• Si la suma de las fuerzas aplicadas es cero, entonces la aceleración es cero.
• Lo que significa que el cuerpo está en reposo (no se mueve) o que se mueve con velocidad constante.
• Si la fuerza aplicada aumenta, la aceleración aumenta proporcionalmente.
• Si se aplica la misma fuerza a dos cuerpos, uno de gran masa y otro de menor masa, el primero adquirirá una pequeña aceleración y el segundo una aceleración mayor.
• La aceleración es inversamente proporcional a la masa.
• La expresión matemática fundamental es: F = m · a (Fuerza es igual a masa por aceleración).