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FUERZAS

Idea Intuitiva de Fuerza: es una palabra común y suele significar jalar o empujar algo; sin embargo en física necesitaremos un concepto mas preciso, el cual definiremos en el siguiente punto.

 

 

 

En las figuras anteriores las flechas representan las fuerzas, esto es idóneo porque una fuerza es una cantidad vectorial, por lo que tiene magnitud, dirección y sentido (orientación específica).

 Concepto de Fuerza: Fuerza Gravitacional, Fuerzas de Contacto, Fuerzas ejercidas por Cuerdas o barras, Fuerza ejercida por un Resorte,   Eléctrica y Nucleares, su Representación.

Concepto de Fuerza:

Aquí definimos a la fuerza en función de la aceleración que experimente un cuerpo patrón dado, cuando se le coloca en un ambiente adecuado. Una fuerza representa la acción de un cuerpo sobre otro. Está caracterizada por su punto de aplicación, su magnitud y su dirección(es un vector). La dirección de una fuerza se define por su línea de acción y su sentido. La línea de acción es una línea infinita a lo largo de la cual actúa la fuerza. Se caracteriza por el ángulo que forma con cierto eje fijo. La fuerza se representa mediante un segmento de esta línea.

Representacón gráfica de la Fuerza

Tipos de Fuerza

Fuerza Gravitacional:

Son las fuerzas de interacción entre dos cuerpos debido a sus masas

Por ejemplo si tenemos dos cuerpos de masas m, m’ respectivamente, separadas por una distancia “r” la magnitud de la fuerza de atracción es:

Donde la  Constante de Gravitación es (G = 6,670×10-11 N.m2.Kg-2).

La fuerza de gravitación entre dos esferas uniformes de materia es la misma que si cada esfera fuera una partícula puntual con su masa  concentrada en su centro. La tierra de masa

  

 

 

  

 

 

 

 

 

 

Dos masas m1 y m2 conectadas por una cuerda ligera. La polea es sin fricción.

Fuerza ejercida por un Resorte: si un cuerpo interactúa con un resorte haciendo que este se estire o se comprima, entonces la fuerza que el resorte ejerce sobre el otro cuerpo es proporcional a la deformación ∆X del resorte. Ver figura

Bloque unido a un resorte que se estira.

Entonces: Fx = k ∆X, donde (k) es la constante elástica del resorte, Xo es la longitud inicial del resorte, X es la longitud del resorte luego de la interacción y ∆X es la cantidad estirada o comprimida del resorte. Esta fuerza cumple con la ley de Hooke.

Fuerzas Ascensional: es conocida como fuerza de empuje, es ejercida por un fluido que puede ser líquido o gas; sobre un cuerpo sumergido o que flote en él. La magnitud es igual a la del peso del fluido desalojado, pero en sentido contrario al del peso del cuerpo.

Fuerza Eléctrica o Electrostáticas: Es la misma situación que se da con la existencia de carga o causa escalar eléctrica en los sistemas de partículas, que da lugar a fuerzas de atracción y repulsión, donde cargas iguales se repelen y de signos contrarios se atraen. El modulo de la fuerza viene dado por:

 

 

siendo  q1 y q2 los valores de las cargas, r la distancia de separación entre ambas cargas y k una constante de valor igual 9*109   Nm2/C2.

 

Las fuerzas gravitatoria y eléctrica estaban descritas ya a finales del siglo XIX por dos leyes generales cuyo formalismo matemático es de una gran analogía. Son las fuerzas de gravitación newtoniana o de la fuerza eléctrica de Coulomb:

 

 

 

 

 

 

Otras Fuerzas:   Nucleares, Moleculares, Electromagnéticas, de Coriolis, Coercitivas, entre otras. 

Representación: la fuerza es una cantidad vectorial; es decir tiene magnitud, dirección y    sentido. Por ser un vector Gráficamente, se representa por un segmento de recta con una punta de flecha en uno de sus extremos, donde el tamaño de esta es la magnitud, la punta de la flecha indica el sentido y el ángulo la dirección.

 

Vectorialmente se denota con la letra (F) con una flecha sobre la misma o con la letra sola en negrita. Su magnitud letra sola o el vector entre barras verticales.

             

Vector:    F    ò   F

                                             

Magnitud: F  ò    | F | 

 

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