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| Fuerza, Definición y caracteres |Unidad de fuerza | Interacción |Fuerza neta |Equilibrio |Resultante |Vector |Energía y materia |


Definición de fuerza

Punto rojoFUERZA es la resultante de la aplicación de cierta cantidad de energía sobre una masa en un punto fijo y con un sentido y una dirección determinada.

Igualmente puede definirse como toda causa capaz de modificar el movimiento de un cuerpo.

Punto rojo Las CARACTERÍSTICAS de las fuerzas son:

    • El punto de aplicación o lugar de la masa sobre que es ejercida.

    • La dirección indicada por la línea recta del movimiento resultante.

    • El sentido del movimiento que produce.

    • La intensidad o potencia, que resulta de compararla con una fuerza que se considera la unidad.

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Unidad de fuerza

Punto rojo Siendo el efecto princial de una fuerza la de imprimir una aceleración se emplea como unidad de fuerza el Newton, que aquella fuerza capaz de imprimir a una masa de un kilogramo una aceleración de un metro por segundo.

Punto rojoEl DINAMÓMETRO es un instrumento que permite medir la intensidad de una fuerza, mediante la deformación que produce a un cuerpo elástico y que se transmite sobre una escala graduada.

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Interacción de fuerzas - Fuerza neta - Equilibrio

Punto rojo Desde el momento que estamos en el planeta Tierra, todas las masas existentes en él se encuentran sometidas necesariamente a la fuerza de atracción terrestre.

Cuando llegó el hombre a la Luna, el peso de todos los objetos y personas era mucho menor, porque también la fuerza de atracción lunar es menor, debido a que tiene una masa inferior a la de la Tierra.

Punto rojo Además de estar sometidos a la fuerza de atracción terrestre, los objetos sobre la Tierra están necesariamente sometidos, al mismo tiempo, a otras fuerzas.

Un objeto colocado en el suelo, está sometido a la vez a la fuerza de atracción terrestre y a la que proviene de la resistencia que el suelo opone a que penetre en él. Una piedra se hunde en el agua, porque ésta tiene poca resistencia a la penetración; en otras sustancias (arenas movedizas, un silo lleno de cereales) la resistencia es mayor, aunque un objeto pesado igualmente se irá hundiendo poco a poco. Pero solamente lo hará hasta que tropiece con una base resistente, cuando recibirá una fuerza contraria que equilibrará a la atracción terrestre.

Punto rojoFUERZA NETA es la fuerza única resultante de la interacción de varias fuerzas operando sobre una misma masa u objeto, que debido a la recíproca anulación de las equivalentes y de sentido opuesto, produce el mismo efecto que todas ellas actuando a la vez.

Un cuerpo en equilibrio, o sea en una posición estable, se encuentra sometido a la acción simultánea de un conjunto de fuerzas que tienen sentidos opuestos e igual potencia, lo cual da una “resultante” igual a cero, porque al tener direcciones opuestas e igual potencia, cada grupo de dos fuerzas se neutraliza recíprocamente.

Punto rojo El equilibrio de un sistema de fuerzas requiere las siguientes condiciones:

    • Igual intensidad de dos fuerzas opuestas o sus resultantes.

    • Igual dirección de esas fuerzas o sus resultantes.

    • Sentido opuesto del movimiento que produce.

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Fuerza resultante - Cálculo

Punto rojoLa RESULTANTE es la medida de la fuerza neta en un sistema de fuerzas.

En el caso más sencillo, supuestas dos fuerzas de distinta intensidad ejercidas sobre un mismo punto en cierto ángulo; la resultante es la diagonal apoyada sobre ese ángulo, del paralelogramo que se forma trazando dos paralelas a las fuerzas originales.

Si se toman los dos vectores que representan las fuerzas originales, es posible calcular el valor de la resultante considerando que esa diagonal, o bisectriz, determina dos triángulos simétricos.

Si el ánglo de los vectores fuera de 90°, se podrá aplicar el Teorema de Pitágoras. De no ser así, se calculará por aplicaciones de trigonometría, que permiten calcular un lado conociendo los otros y el ángulo adyacente.

Punto rojoSe denomina VECTOR a la representación geométrica de una fuerza, que se dibuja como una recta uno de cuyos extremos está en el punto de origen del vector y en el otro se dibuja una V como en punta de flecha.

La recta sobre que está situado el vector es la dirección de la fuerza, el punto de origen es el punto de aplicación, la flecha señala el sentido de la fuerza, y la extensión del vector su intensidad.

Se utiliza una escala de medición, de modo que las longitudes de los vectores sean proporcionales a las intensidades de las fuerzas que representan.

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Energía y materia

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Punto rojoCuando se estira un cuerpo elástico, como ser un resorte, se emplea una cierta cantidad de energía para vencer la resistencia de sus moléculas a cambiar de posición. Del mismo modo, si alguien trata de arrancar una rama de un árbol, deberá vencer su resistencia a quebrarse. Pero si alguien trata de remolcar un gran peso usando un alambre fino, éste se romperá facilmente.

En cada caso, la intensidad de la fuerza que deberá emplearse será distinta, dependiento de la intensidad de las fuerzas internas del material que mantienen unidas a sus moléculas. Será más fácil cortar un trozo de queso, que uno de metal.

Punto rojo Esto revela que la materia tiene una gran cantidad de energía física en su interior; además de la energía química que fuera absorbida para producir las reacciones constitutivas de sus elementos.

EINSTEIN desarrolló la famosa fórmula que relaciona la masa (M) con la energía (E) siendo ésta equivalente a aquella multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz (C):

E=MC²

según la cual la materia encierra enormes cantidades de energía; pudiendo ser totalmente transformada en energía cuando sus partículas se desplazan con movimientos de velocidad aproximada a la de la luz.

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