Dinámica |
Las fuerzas son las que provocan cambios en el movimiento de los objetos. El estudio de las causas del movimiento se llama dinámica.
Las leyes que gobiernan el movimiento de un cuerpo fueron descritas por Issac Newton , en 1687. Ahora se conocen como las Leyes de Newton , y proporcionan una descripción extraordinariamente exacta del movimiento de los cuerpos, pequeños y grandes, simples o complejos.
Para entender este nuevo concepto aplicado al movimiento es necesario definir el concepto de fuerza.
Concepto de Fuerza
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| Aplicación de una fuerza. |
Intuitivamente, sobre la base de experiencias cotidianas, todos comprendemos, aunque sea de un modo simple, el concepto de fuerza . Brevemente, podemos decir que fuerza es la interacción entre dos cuerpos u objetos .
Cuando se empuja o jala un objeto se aplica una fuerza sobre él. Se aplica una fuerza cuando se lanza o patea una pelota. En estos ejemplos la palabra fuerza se asocia con el resultado de actividad muscular y con cierto cambio en el estado de movimiento de un objeto. Por ejemplo, si alguien está en un cine la fuerza de gravedad actúa sobre el cuerpo, aunque la persona siga sentada.
Tipos de fuerza
Todas las fuerzas pueden clasificarse considerando su forma de actuar entre los cuerpos: por contacto directo o a distancia:
Fuerzas de Contacto: Son aquellas fuerzas que se ejercen cuerpo a cuerpo cuando están en contacto durante un corto o largo tiempo, ejemplo: fuerza de roce .
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| Fuerza de contacto sobre el balón. |
Fuerzas de Distancia o de atracción: son aquellas fuerzas que se ejercen entre cuerpos que no están en contacto, ejemplos: fuerza de gravedad, fuerza magnética, fuerza eléctrica.
Fuerzas de distancia o de atracción
Las fuerzas de atracción son fuerzas que actúan a distancia; es decir, sin que se produzca ningún tipo de contacto entre los dos cuerpos, entre el que ejerce la fuerza y el que recibe la acción de la fuerza, como por ejemplo, la fuerza gravitacional y la fuerza eléctrica.
Fuerzas gravitacionales
Al soltar un objeto en el aire, éste cae al suelo debido a la fuerza de gravedad, la cual corresponde a la fuerza con que la Tierra atrae a todos los cuerpos hacia ella. La misma fuerza es la que atrae al hombre e impide que salga flotando.
El Sol y los planetas también se atraen a grandes distancia, por lo tanto, se puede generalizar diciendo que entre dos cuerpos cualesquiera se ejercen fuerzas gravitatorias aunque a veces sean tan pequeñas que prácticamente no se aprecian.
Fuerzas eléctricas
Corresponden a fuerzas de atracción cuando dos cuerpos eléctricamente cargados tienen distinto tipo de carga, de lo contrario, si sus cargas son iguales se producen fuerzas de repulsión.
La intensidad de la fuerza eléctrica depende de la distancia que separa los cuerpos, al igual que en la fuerza gravitacional: a menor distancia, mayor es la intensidad de la fuerza mutua entre dichos cuerpos.
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| Fuerza gravitacionales gobiernan el universo. |
Fuerzas constantes
Una fuerza es constante cuando su dirección, magnitud y sentido permanecen invariables a través del tiempo.
Es el caso, por ejemplo, de la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas situadas a una distancia constante en un medio ambiente constante.
Del mismo modo, en cierto punto del planeta la fuerza de atracción gravitacional se mantiene constante para un cuerpo de masa m .
Para que exista movimiento rectilíneo uniformemente acelerado sobre el cuerpo ha de actuar una fuerza constante en la misma dirección de la velocidad. Si los sentidos de la fuerza y de la velocidad coinciden, el movimiento será uniformemente acelerado, en caso contrario se producirá una deceleración (aceleración negativa).
Ver: PSU: Física, Pregunta 06_2005(2)
Un tercer ejemplo es la fuerza ejercida por un gas contra las paredes del recipiente que lo contiene, cuando la temperatura, presión y volumen no varían.
Fuerzas fundamentales
Las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza son: gravedad, electromagnetismo, y dos tipos de fuerza nuclear: la fuerza fuerte y la fuerza débil.
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| ¿Adónde se fue la gravedad? |
Fuerza de Gravedad :
La más débil de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza; la fuerza gravitacional entre dos masas cualesquiera es proporcional al producto de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.
Fuerza Electromagnética :
Fuerza que atrae partículas de carga opuesta y repele partículas de carga similar. El electromagnetismo afecta a todas las partículas cargadas pero no a las partículas neutras como los neutrinos.
Fuerzas Nucleares
Existen dos tipos, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil .
La fuerza nuclear fuerte: es la más poderosa de todas las fuerzas fundamentales de la naturaleza, y se define como la fuerza que une entre sí a los quarks en partículas compuestas y los retiene juntos a protones y neutrones para formar núcleos atómicos; es decir, es la que mantiene unidos protones y neutrones en el núcleo atómico.
La fuerza nuclear débil es aquella fuerza de muy corto alcance responsable de la descomposición de las partículas, por lo tanto se asocia a ciertos tipos de radiactividad; por ejemplo, la desintegración de un neutrón en un protón, un electrón y un antineutrino.
Combinaciones de las fuerzas fundamentales de la naturaleza originan otras fuerzas, tales como:
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| Fuerza centrífuga controlada. |
Fuerza electrodébil: Fuerza en la que el electromagnetismo y la fuerza débil están combinadas y son indistinguibles. La fuerza electrodébil puede existir tan sólo a energías muy altas.
Fuerza electronuclear: según las teorías de la gran unificación (GTU), fuerza en la que el electromagnetismo, la fuerza débil y la fuerza fuerte están combinadas y son indistinguibles. La fuerza electronuclear puede existir tan sólo en las energías extremadamente altas del universo muy primitivo o en aceleradores de partículas.
En la Naturaleza también se definen otras fuerzas que no son fundamentales pero aparecen en la interacción de la materia.
Fuerza Centrífuga : fuerza aparente hacia el exterior experimentada por un cuerpo que gira alrededor de su eje.
Fuerza de Marea
Fuerza resultante de las variaciones de la atracción gravitatoria ejercida por un cuerpo sobre partes de otro.
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