Fuerzas y sus Efectos

Fuerza

Es una interacción entre cuerpos capaz de deformarlos o de modificar su estado de reposo o movimiento.

Efectos de la Fuerza

• Deformar un cuerpo.
• Modificar su estado de reposo o movimiento (desplazarlo, acelerarlo, frenarlo, cambiar su dirección).

Deformaciones

• Elástica: Ocurre en cuerpos que recuperan su tamaño y forma cuando la fuerza deja de actuar.
• Plástica: Ocurre en cuerpos que no recuperan su forma original una vez que cesa la fuerza que los deforma.

Cambios en la Velocidad

Las fuerzas pueden:

• Modificar el estado de reposo de un cuerpo.
• Acelerar el movimiento de los cuerpos.
• Frenar el movimiento de los cuerpos.
• Modificar la dirección del movimiento de los cuerpos.

Una fuerza negativa (-) indica que frena o decelera el movimiento.

Principio de Inercia (Primera Ley de Newton)

Afirma que, si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza externa, o las que actúan están equilibradas, este conserva su estado ya sea de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme (MRU).

Dinamómetro

Es un instrumento que sirve para medir fuerzas, mide en Newtons (N).

Partes del Dinamómetro

• Muelle: Se alarga al aplicar una fuerza.
• Indicador: Situado al final del muelle, se mueve con este y muestra la medida de la fuerza en una escala.
• Gancho: Unido al indicador, es donde se aplica la fuerza que se desea medir.

Características de las Fuerzas: El Vector Fuerza

Cuando desplazamos un objeto, necesitamos aplicar una fuerza sobre él. En toda fuerza podemos identificar cuatro características:

• Punto de aplicación
• Intensidad (módulo)
• Dirección
• Sentido

Sistemas de Fuerzas

• Fuerzas con el mismo sentido: La intensidad de la fuerza resultante es la suma de las intensidades de las fuerzas.
• Fuerzas con distinto sentido: La resultante es una fuerza en el sentido de la fuerza mayor y su intensidad es la resta de las intensidades.
• Fuerzas perpendiculares: La resultante coincide con la diagonal del rectángulo formado por las fuerzas que actúan sobre el cuerpo.

Fuerza de Tensión

La fuerza con que una cuerda tira del objeto al cual está unida se conoce como fuerza de tensión.

Fuerza de Rozamiento

Es una fuerza que generalmente se opone al movimiento y que aparece al poner en contacto dos superficies.

Electricidad y Magnetismo

Electrización

Efecto de ganar o perder cargas eléctricas.

Conductor

Material que deja pasar fácilmente a través de su masa el calor o la electricidad.

Aislante

Material que es un mal conductor del calor y la electricidad.

Experimento de Oersted

Experimento que demuestra la unión entre electricidad y magnetismo.

Experimento de Faraday

Mediante un imán, una bobina y un galvanómetro, demuestra cómo generar corriente eléctrica a partir del magnetismo.

Magnetismo

Es la propiedad que presentan ciertos cuerpos de interactuar con algunos metales atrayéndose mutuamente.

Imán

Es un cuerpo con magnetismo significativo, atrae a otros imanes o metales ferromagnéticos y tiene dos polos: norte y sur.

Campo Magnético

Propiedad física del espacio que es creada por un imán o una corriente eléctrica.

Brújula

Instrumento que señala un punto muy cercano al polo norte geográfico, orientándose según el campo magnético terrestre.

Gravitación y Astronomía

Gravedad

Es la fuerza de atracción que existe entre todos los objetos que tienen masa.

Propiedades de la Fuerza Gravitatoria

• Fuerza gravitatoria y masa: Si la masa de al menos uno de los cuerpos aumenta, las fuerzas de atracción gravitatoria aumentan; si la masa disminuye, las fuerzas también lo hacen.
• Fuerza gravitatoria y distancia: Si la distancia entre los cuerpos aumenta, las fuerzas de atracción gravitatoria disminuyen; si la distancia disminuye, las fuerzas aumentan (relación inversa al cuadrado de la distancia).

Campo Gravitatorio

Es una propiedad física del espacio alrededor de un cuerpo con masa (como la Tierra) en el cual este ejerce una fuerza de atracción sobre cualquier otro objeto con masa.

Fuerza Radial

Fuerza que atrae a los cuerpos hacia un centro; esta es, precisamente, la dirección y sentido de la fuerza gravitatoria sobre los objetos situados en su radio de acción.

Peso

Es la fuerza con que un cuerpo celeste (como la Tierra) atrae a un cuerpo con masa. Es una fuerza gravitatoria.

Diferencia entre Peso y Masa

• Peso:
  • Es una fuerza con la que una masa es atraída.
  • Varía según el campo gravitatorio donde se calcule (ej. en la Tierra, en la Luna).
  • Se mide con un dinamómetro en Newtons (N).
• Masa:
  • Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo.
  • Es constante, no varía según la ubicación.
  • Se mide con una balanza en kilogramos (kg).

Sistema Solar

Es el sistema planetario organizado en torno al Sol, compuesto por planetas, satélites, asteroides, cometas y polvo interplanetario.

Satélites Naturales

Son aquellos cuerpos celestes que giran alrededor de los planetas debido a las fuerzas de la gravedad.

Universo

Es el conjunto de todas las cosas que existen: materia, energía, espacio y tiempo.

Galaxias

Son conjuntos masivos de millones o miles de millones de estrellas, polvo interestelar, gases y partículas, unidos por la gravedad.

Vía Láctea

Es la galaxia espiral donde se encuentra nuestro Sistema Solar y, por lo tanto, la Tierra.

Leyes Fundamentales de la Física

Leyes de Newton

• Primera Ley (Ley de Inercia): Establece que un cuerpo permanecerá en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme (MRU) a velocidad constante, siempre y cuando una fuerza externa neta no actúe sobre él.
• Segunda Ley (Ley Fundamental de la Dinámica): La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa. Se expresa con la fórmula: F = m · a
• Tercera Ley (Ley de Acción y Reacción): Cuando un cuerpo ejerce una fuerza (acción) sobre otro, este segundo cuerpo ejerce simultáneamente una fuerza (reacción) de igual magnitud y dirección, pero en sentido opuesto sobre el primero.

Ley de Hooke

Establece que la fuerza (F) necesaria para estirar o comprimir un muelle es directamente proporcional a la variación de su longitud (ΔL). Se expresa con la fórmula: F = K · ΔL (donde K es la constante elástica del muelle).