Fuerza - Ciencias Nacionales

Trabajo (física)

Se le denomina trabajo dentro de la mecánica clásica a una fuerza cuando se altera el estado de movimiento de un cuerpo. El trabajo de la fuerza sobre ese cuerpo será equivalente a la energía necesaria para desplazarlo de manera acelerada. El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra W, del inglés Work y se expresa en unidades de energía, esto es en julios o joules (J) en el Sistema Internacional de Unidades.
Ya que por definición el trabajo es un tránsito de energía, nunca se refiere a él como incremento de trabajo, ni se simboliza como ΔW.

Física

Concepto de fuerza

La fuerza es una magnitud vectorial dentro de la física, la cual mide la razón de cambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales. No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o de energía. Es un modelo matemático de intensidad de las interacciones, junto con la energía, y se representa en el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de medida de fuerza es el newton que se representa con el símbolo: N.

La m es la masa y a la aceleración, que es la expresión tradicional de la segunda ley de Newton.

La ecuación es útil sobre todo para describir el movimiento de partículas o cuerpos cuya forma no es relevante para el problema planteado. Pero incluso si se trata de estudiar la mecánica de sólidos rígidos se necesitan postulados adicionales para definir la velocidad angular del sólido, o su aceleración angular así como su relación con las fuerzas aplicadas.

Física

Fuerzas elásticas recuperadoras

Las fuerzas elásticas recuperadoras o resortes fueron estudiadas por primera vez, en 1678, por Robert Hooke, quien observó que, si el alargamiento de un resorte no es suficientemente grande para deformarlo de modo permanente, la fuerza elástica (recuperadora) es directamente proporcional al alargamiento.
Para su formulación se realiza de la siguiente manera:

CONSTANTE ELÁSTICA: K

Se mide en Newton k = f
Metros x

ELONGACIÓN: X

Es lo que se estira o se encoge el resorte, Se mide en metros = m

FUERZA ELÁSTICA: f

Se mide en Newton f = k.x

Física

Fuerza centrípeta

Se le considera a una “fuerza centrípeta” a la fuerza o al componente de la fuerza que actúa sobre un objeto en movimiento sobre una trayectoria curvilínea y que está dirigida hacia el centro de curvatura de la trayectoria. La fuerza centrípeta no debe ser confundida con la fuerza centrífuga.

La fuerza centrípeta en mecánica newtoniana.

Los objetos con movimiento rectilíneo uniforme tienen una velocidad constante; pero un objeto que se mueva sobre una trayectoria circular con rapidez constante experimenta continuamente un cambio en la dirección de su movimiento, esto es, en la dirección de la velocidad. Puesto que la velocidad cambia, existe una aceleración. La magnitud de este cambio de dirección de la velocidad por unidad de tiempo es la aceleración centrípeta, representada por un vector dirigido hacia el centro de la circunferencia.

Donde:

a: Es la aceleración centrípeta.
v: Es el módulo de la velocidad.
r: Es el radio de la trayectoria circular (en general, el radio de curvatura).
r: El vector de posición.
Vr: El versor radial.
w: La velocidad angular.

La fuerza centrípeta en mecánica relativista.

En mecánica relativista el cociente entre la fuerza centrípeta y la aceleración centrípeta, es diferente del cociente entre la fuerza tangencial y la aceleración tangencial. Esto introduce una diferencia fundamental con el caso newtoniano: la aceleración y la fuerza relativistas no son vectores necesariamente paralelos.

Física

Fuerzas mecánicas especiales

Dentro de la física encontramos las fuerzas mecánicas especiales, las cuales son:

El peso de un cuerpo. El peso es el producto de la masa gravitacional del cuerpo por la aceleración del cuerpo la aceleración de la gravedad terrestre. Por lo tanto un cuerpo que este situado cerca a la superficie terrestre actúa el peso y se representa como un vector dirigido verticalmente del estado del movimiento del cuerpo.
El peso de un cuerpo es la fuerza que ejerce la tierra sobre el debido a la atracción gravitacional.
La fuerza normal (N). Es la ejercida por la superficie. Se dibuja como un vector dirigido hacia arriba y cayendo perpendicular a la superficie. Existe únicamente cuando hay cuerpos apoyados sobre ella.
La fuerza de tencion. Se describe la fuerza de tencion como la ejercida por las cuerda se dibuja como un vector dirigido a lo largo de la cuerda.
Las fuerzas elásticas (Fr). Esta fuerza es la ejercida por los resortes. Se dibuja a lo largo del resorte y en sentido contrario a la deformación (también recibe el nombre de fuerza recuperada).
La fuerza de razonamiento. Esta fuerza es concebida fundamentalmente cuando dos superficie se encuentra en contacto y en movimiento es contrario al movimiento y se dibuja paralela a la superficie.

Física

La fuerza centrifuga

En la mecánica clásica o mecánica newtoniana, la fuerza centrífuga es una fuerza ficticia que aparece cuando se describe el movimiento de un cuerpo en un sistema de referencia en rotación, o equivalentemente la fuerza aparente que percibe un observador no inercial que se encuentra en un sistema de referencia rotatorio.

la fuerza centrífuga asociada a una partícula de masa m, en un sistema de referencia en rotación con una velocidad angular w y en una posición R, respecto del eje de rotación se expresa:

Fcf = -mw x (wxr)

Por lo tanto, el módulo de esta fuerza se expresa por:

Fcf = mw2r

Física

Gravedad

La gravedad es un fenómeno natural por el cual los objetos con masa son atraídos entre sí, efecto mayormente observable en la interacción entre los planetas, galaxias y demás objetos del universo. Es una de las cuatro interacciones fundamentales que origina la aceleración que experimenta un cuerpo físico en las cercanías de un objeto astronómico. También se denomina interacción gravitatoria o gravitación.

Un ejemplo cotidiano.
Si un cuerpo pesado está situado en las proximidades de un planeta, un observador a una distancia fija del planeta medirá una aceleración del objeto dirigida hacia la zona central de dicho planeta, si el objeto no está sometido al efecto de otras fuerzas. En la superficie de la Tierra, la aceleración originada por la gravedad es 9,80665 m/s², aproximadamente.
Otro de los ejemplos que podemos ver en nuestro día a día esta en el momento que saltamos, es eminente que volveremos a caer, esto se debe a la atracción de la tierra hacia el centro de esta propiciada por la gravedad.