Historia y conceptos fundamentales de la fuerza en la física

La fuerza es una magnitud física que resulta más fácil definir considerando los efectos que produce por sus propiedades.

Aristóteles

Pensó que la fuerza era la causa directa del movimiento, por lo tanto, un cuerpo se detendría al no existir aquellas debido a su estado natural de reposo. Postuló también que la velocidad de caída de los cuerpos era directamente proporcional a su peso. Estas ideas permanecieron inalteradas durante 1800 años.

Galileo

Estableció el concepto de fuerza como causa de la modificación de los movimientos. Mediante la realización de experimentos con bolas y planos inclinados, introdujo la noción de inercia como tendencia natural de los objetos a permanecer en reposo o moviéndose indefinidamente, a no ser que actúe alguna fuerza sobre ellos.

Newton

Sentó las bases de la mecánica. Parte de las ideas de Galileo y Descartes, de modo que su Principia definió los conceptos fundamentales (masa, tiempo, fuerza…) de modo preciso y estableció las tres leyes que explican el movimiento de cualquier objeto del universo.

Masa

Es una propiedad general de los cuerpos que representa su resistencia a alterar su estado de reposo o de movimiento.

Centro de gravedad

Es el punto de aplicación de su peso en el que suponemos, si no estamos interesados en el movimiento relativo de las partes, se encuentra concentrada toda su masa.

Fuerza

Es toda causa capaz de alterar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo o de producir en él una deformación.

Fuerza de contacto

Aquellas que requieren del contacto directo entre ambos objetos para producirse.

Fuerza a distancia

Aquellas que no necesitan del contacto entre los cuerpos para manifestarse.

Interacciones

Interacción nuclear fuerte (la más fuerte de todas), interacción electromagnética (100 veces menos que la nuclear fuerte), interacción nuclear débil (105 veces menor que la nuclear fuerte), interacción gravitatoria (es 10^39 veces menor que la nuclear fuerte).

Composición y descomposición de fuerzas

Componer fuerzas es hallar una fuerza llamada fuerza neta o resultante que produce el mismo efecto que todas las fuerzas que actúan simultáneamente sobre un cuerpo.

Composición de fuerzas concurrentes

Misma dirección y mismo sentido (la resultante es otra fuerza cuyo módulo es la suma de los módulos de las fuerzas componentes de la misma dirección y sentido que ellos), misma dirección y sentido contrario (la resultante es otra fuerza cuyo módulo es la diferencia), distintas direcciones (forman un ángulo distinto de 0 o de 180, la resultante es otra fuerza cuyo módulo son los de la diagonal del paralelogramo que forman fuerzas concurrentes).

Composición de fuerzas paralelas

La resultante de dos fuerzas paralelas Fa y Fb y del mismo sentido es otra fuerza neta paralela a ellas y del mismo sentido, cuyo módulo es la suma de los módulos y cuya línea de acción está situada entre ambas.

Momento de una fuerza

El momento de una fuerza es la magnitud vectorial responsable de un cuerpo, su módulo depende del valor de la fuerza y la distancia entre el punto O y la línea de acción.

Regla del sacacorchos

La regla del sacacorchos o de la mano derecha es un método para determinar sentidos vectoriales y tiene como base los planos cartesianos. Se emplea prácticamente de 2 maneras, para sentidos y movimientos vectoriales y para movimientos y direcciones rotacionales.

Par de fuerzas

Es un conjunto de 2 fuerzas paralelas de igual valor y sentido contrario, el efecto de ambas es el de provocar un giro del cuerpo sobre el que actúan.

Equilibrio

Un objeto está en equilibrio cuando se encuentra en reposo o en movimiento con velocidad constante.

Tipos

  • Un objeto se encuentra en equilibrio estático cuando todos sus puntos están en reposo y permanecen así.
  • Un objeto se encuentra en equilibrio cinético o traslacional cuando su velocidad lineal es constante y distinta de 0.
  • Si el objeto es capaz de girar diremos que se encuentra en equilibrio rotacional.

Leyes de la dinámica

Inercia: Todo cuerpo permanece en estado de reposo o de MRU a no ser que actúe sobre él alguna fuerza neta o resultante.

Ley fundamental de la dinámica: Describe qué le ocurre a un cuerpo cuando una fuerza actúa sobre él (toda fuerza, sea neta o resultante, ejercida sobre un cuerpo provoca en este una variación temporal de su momento lineal).

Acción y reacción

Cuando un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, este responde al cuerpo A ejerciendo una fuerza de igual valor pero de sentido contrario (la ley de acción y reacción supone que las fuerzas, como resultado de una interacción, siempre por parejas).

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