Las fuerzas
1. Las fuerzas
Las fuerzas son interacciones entre cuerpos que modifican su estado de movimiento o produce deformaciones.
Pueden ejercerse por contacto o a distancia. Las primeras son aquellas que sólo se producen cuando los cuerpos están en contacto entre sí (por ejemplo, empujar un coche). Las segundas son aquellas que no necesitan que los cuerpos contacten entre sí (por ejemplo las fuerzas gravitatorias que nos mantienen unidos a la superficie de la Tierra, o las fuerzas eléctricas entre cargas).
Las fuerzas son magnitudes vectoriales donde se debe conocer su intensidad o módulo, su dirección y el sentido en que se ejerce.
La unidad de la fuerza en el SI es el newton (N)
El instrumento para poder medir las fuerzas es el dinamómetro, compuesto por un muelle dentro de un tubo calibrado y un gancho donde se ejerce la fuerza.
2. Ley de Hooke: medidas de fuerza
Un cuerpo se denomina elástico cuando recobra su forma después de cesar las fuerzas que lo han deformado. El científico inglés Hooke estudió la relación entre las fuerzas aplicadas sobre cuerpos elásticos y los alargamientos en ellos producidos.
Las fuerzas aplicadas en los cuerpos elásticos son proporcionales a los alargamientos producidos.
Donde:
F = Fuerza aplicada
K= constante de elasticidad del muelle
la variación de la longitud de la deformación elástica
Ejercicio:
Si un muelle experimenta una alargamiento de 2 cm al aplicarle una fuerza de 10N, ¿cuánto se alargará al colgarle una pesa de 4 N?
Solución:
Con los pares de datos conocidos podemos calcular la constante elástica del muelle:
Si le aplicamos ahora una fuerza de 4 N se alargará:
3. Carácter vectorial de las fuerzas
Las fuerzas son magnitudes vectoriales, y por ello hay que representarlas mediante vectores, que son segmentos orientados en el espacio. Así, una fuerza queda definida si conocemos:
- Su intensidad o módulo, que es la longitud del vector y se representa:
- Su dirección, que es la recta imaginaria sobre la que se apoya el vector. Se puede indicar con el ángulo
que forma dicha recta con el eje OX (eje horizontal).
- Su sentido, que viene dado por la posición de la flecha del vector.
- Su punto de aplicación, que es el punto donde se ejerce dicha fuerza.
