FUERZAExpuesto por:

Leiver Steven Choconta Gómez

Que es la fuerza?

Se han definido la fuerza como una cantidad vectorial y se dice que es la interacción entre dos o mas objetos, capaz de hacer variar su estado de reposo o de movimiento. La fuerza también puede producir deformación de los mismos.

UNIDADES DE FUERZA

Sistema Internacional:La unidad de fuerza en el sistema internacional es el NEWTON (N). El Newton es la fuerza que aplicada a un cuerpo de un Kilo de masa, hace que adquiera una aceleración de un metro sobre segundo (m/s):

kg • m /s2

UNIDADES DE FUERZA

Sistema Cegesimal:La fuerza también se expresa en el sistema cegesimal. En este sistema la unida de fuerza es la DINA (d) la cual aplicada a u cuerpo de un gramo de masa hace que tenga una aceleración de un centímetro por segundo al cuadrado:

g.cm/s2

OTRAS UNIDADES DE MEDIDA

Otras unidades de fuerza son el KILOGRAMO FUERZA (KGF):

9.8N = 1KGF; 980d= 1GF

ECUACION DE FUERZA

La fuerza se puede hallar aplicando la ecuación de Newton tal cual la define como:F= m * a

F= Fuerza M= Masa A= Aceleración

CLASIFICACION DE FUERZA

La fuerza se puede clasificar como: FUERZA DE CONTACTO FUERZA DE CAMPO.

FUERZAS DE CONTACTO Las fuerzas de contacto son aquellas

que se presentan debido a la interacción de 2 o mas cuerpos. Entre ellas podemos enumerar:

Fuerza normal Fuerza de tensión Fuerza de peso Fuerza de fricción o rozamiento Fuerza elastica

FUERZA NORMAL

Se representa con la letra (n) y es la fuerza que aparece cuando hay contacto entre 2 superficies. Esta fuerza es siempre perpendicular a la superficie

FUERZA DE Tensión

Se representa con la letra (t) y es la fuerza que aparece cuando existe cuerdas sosteniendo un cuerpo donde la masa de la cuerda es depreciable comparada con la del objeto. Esta tensión es igual a través de toda la cuerda.

FUERZA DE PESO

Se representa con la letra (w) y es esta fuerza la que aparece cuando una superficie se coloca o se ejerce una fuerza

FUERZA DE FRICCION O ROZAMIENTO

Se representa con la letra (Fr) y es la fuerza existente entre la superficie y se representa cuando la superficie no son lisas. Matemáticamente esta fuerza se puede representar con la siguiente ecuación:

Fr= m . N

Fr= fuerza de fricción o rozamientom= coeficiente de rozamienton= fuerza normal

CLASIFICACION DE LA FUERZA DE FRICCION O ROZAMIENTO

La fuerza de fricción o rozamiento se puede clasificar como:

Fuerza de fricción o rozamiento estático

Fuerza de fricción o rozamiento sinetico

FUERZA DE FRICCION O ROZAMIENTO ESTATICO

Dicha fuerza se presenta cuando los cuerpos están en reposo y su ecuación representativa seria:

Fe= Me . N Fe= Fuerza de fricción o rozamiento estáticoMe= coeficiente de rozamiento estáticoN= Fuerza normal

FUERZA DE FRICCION O ROZAMIENTO SINETICO

Dicha fuerza se presenta cuando hay movimiento relativo entre los cuerpos y se ecuación es:

Fc= Mc . N Fc= Fuerza de fricción o rozamiento sineticoMc= Contaste de rozamiento sineticoN= Fuerza normal

FUERZA ELASTICA

Es la fuerza que aparece cuando hay cuerpos sujetados a resortes y su expresión matemática se conoce como LEY DE HOOKE

Fe= k xFe= Fuerza elásticak= Constante del resorte x= Variación de longitud

FUERZA DE CAMPO El campo lo entendemos como una

modificación o perturbación del espacio producido por un cuerpo que actúa sobre todos los objetos cercanos a el.

La tierra posee la propiedad de atraer todos los cuerpos cerca de ella hacia el centro por la fuerza de gravedad, esta quiere decir que el centro de la tierra posee una fuerza de gravitacional.

CLASIFICACION DE FUERZA DE CAMPO

Las fuerzas de campo se puede clasificar como:

Fuerza electromagnética Fuerza nuclear Fuerza nuclear fuerte Fuerza nuclear débil

FUERZA ELECTROMAGNETICA

Es aquella que se da entre la interacción de dos cuerpos y esta puede ser magnética o eléctrica. Un ejemplo de fuerza magnética cuando frotamos el peine y después lo acercamos a nuestro cabello.

FUERZA NUCLEAR

La fuerza nuclear es aquella que se da en el interior del átomo donde hay una estabilidad del núcleo. Esta fuerza es electromagnética y de un alcancé mas corto.

FUERZA NUCLEAR FUERTE La fuerza nuclear fuerte se manifiesta en la

atracción a muy cortas distancias de las partículas sensibles a dicha fuerza (no son todas ), protones y neutrones que conforman los núcleos atómicos son sensibles a la fuerza nuclear fuerte, los electrones en cambio no 

La fuerte fuerte actúa cuando las partículas están prácticamente en contacto entre ellas (distancias del orden de 10-¹³ cm) a diferencia de la fuerza eléctrica, que si bien disminuye con la distancia se manifiesta hasta el infinito, a distancias mayores a la anotada la fuerza fuerte no actúa, sin embargo cuando lo hace se manifiesta con gran desprendimiento energía (por ejemplo cuando los protones se unen en la fusión nuclear)

FUERZA NUCLEAR DEBIL

La fuerza nuclear débil es la que "menos se parece" a una fuerza, efectivamente en los experimentos la acción de la fuerza nuclear débil se detecta como un cambio de identidad de las partículas neutrón o protón 

DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE

Un diagrama de cuerpo libre es la representación vectorial de todas las fuerzas que actúa sobre ella. Las principales fuerzas que podemos representar son el peso, la normal, la tensión y rozamiento.

El peso se expresa como el producto de la masa por la gravedad: W=M.G (G=9.8M/S2 )

ESTRATEGIAS PARA RESOLVER PROBLEMAS SOBRE FUERZA

Realizamos un esquema de la situación planteada y escribimos las condiciones del problema.

A partir de la ilustración anterior trazamos el diagrama de cuerpo libre para cada objeto. Dibujamos un eje de coordenadas y mostramos todas las fuerzas que actúan sobre cada objeto.

ESTRATEGIAS PARA RESOLVER PROBLEMAS SOBRE FUERZA

Encontramos los componentes rectangulares de las fuerzas e inclinamos los datos desconocidos.

Tenemos presente que debemos plantear el mismo numero de ecuaciones que incógnitas para así solucionar el problema.

EQUILIBRIO DE TRANSLACION

Durante siglos se estudio y se analizo el movimiento de los cuerpos, hasta el siglo XVII se le acredita a ISACC NEWTON la teoría del movimiento de los cuerpos.

Un cuerpo se dice que esta en equilibrio de translación cuando la suma de todas sus fuerzas es igual a cero y la cual se representa así:

F1 + F2 + F3= 0

FUERZA NETA

Se define como la fuerza resultante que opera sobre un cuerpo sin importar las dimensiones, el volumen o la geometría del cuerpo. A esta clase de cuerpos que se toman como si fueran una sola partícula se les llama OBJETO PUNTUAL.

La fuerza neta que actúa sobre un cuerpo y su resultado es cero se dicen que están equilibradas.

I LEY DE NEWTON Después de muchas observaciones sobre

cuerpos que permanecen en reposo o en movimiento continuo, newton realizo una formalización y formulo su primera ley a la cual le llamo LEY DE INERCIA, la cual se expresa así: TODO CUERPO SE MANTIENE EN SU ESTADO DE REPOSO O EN MOVIMIENTO RECTILINIO UNIFORME MIENTRAS NO SE LE APLIQUE UNA FUERZA EXTERNA QUE LO OBLIGUE A CAMBIAR DICHO ESTADO.

Esto significa que cuando en un cuerpo la fuerza neta esta equilibrada el cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento con velocidad constante

III LEY DE NEWTON (ACCION – REACCION)

Si sobre un objeto A actúa una fuerza debida a un cuerpo B la fuerza de B adoptara en el cuerpo A de igual magnitud y en dirección contraria. Fab= - Fba Fba = -Fab

Todo cuerpo se mantiene en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme mientras no se le aplique una fuerza externa que lo obligue a cambiar dicho estado.

FUERZA NO EQUILIBRADA (EQUILIBRIO DE ROTACION)

Las dos leyes de Newton, antes estudiadas son varias para los cuerpos que están en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme.

A continuación veremos la segunda ley de Newton que hace referencia a la fuerza no equilibradas.

II LEY DE NEWTON La III ley de Newton dice que si duplicamos

la fuerza, la aceleración también se duplicaría, pero si duplicamos la masa, la aceleración se reduce a la mitad por lo tanto lo podemos representar así:

A= f/m f= fuerzam=f/m m= masaf=m*a a= aceleración

La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta aplicada e inversamente proporcional a su masa.

DINAMICA DE MOVIMIENTO CIRCULAR

Cuando un objeto realiza un movimiento con rapidez constante que describe una trayectoria circular decimos que el objeto efectúa un movimiento circular uniforme.

En un movimiento circular la velocidad lineal no es constante ya que cambia de dirección en cada punto de la trayectoria circular, como consecuencia de esto se genera una aceleración regida hacia el centro del circulo llamada ACELERACION CENTRIPETA.

DINAMICA DE MOVIMIENTO CIRCULAR

Esta aceleración hace necesaria una fuerza neta llamada fuerza centrípeta. Según la segunda ley de newton esta fuerza se puede expresar como:

Fc= m * ac Fc= Fuerza centrípeta M= masa Ac= Aceleración centrípeta

LEY DE GRAVITACION UNIVERSAL

Isaac Newton asumio en una de sus experencias que el sol ejerce una fuerza sobre cada uno de los planetas lo que le permite a estos mantener su trayectorio alrededor de el.

Dicho resultado se conoce como ley de gravitacion universal y se lee asi:

La fuerza de dos objetos M1 y M2 es directamente proporcional a sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de sus distancias, su ecuacio es asi:

ECUACION DE LEY DE GRAVITACION UNIVERSAL

Fg=-g.m1*m2/r 2

Fg=fuerza gravitacional

G= constante de gravitación

M1,m2= masas

R=radio