Las fuerzas

1. ¿Qué son las fuerzas?

• Una fuerza es toda acción capaz de producir alguna deformación en los cuerpos sobre los que actúa o alterar su estado de reposo o movimiento.

1.1. Medida y representación de una fuerza

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• Elementos de una fuerza:
• Punto de aplicación: Punto del cuerpo sobre el que se aplica la fuerza.
• Dirección: Línea sobre la que actúa la fuerza.
• Sentido: Es cada una de las dos orientaciones posibles que adopta la fuerza.
• Intensidad: Indica el valor de la fuerza.
• La unidad de fuerza en el SI es el newton (N), pero otra unidad que también se puede utilizar es el kilopondio (kp).
• La equivalencia entre las dos es:
• 1 kp = 9.8 N

1.2. Las fuerzas deforman los cuerpos

• La deformación que sufre un cuerpo elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada.
• El aparato utilizado para medir fuerzas se llama dinamómetro.
• La presión
• La presión es la relación que existe entre la fuerza ejercida y la superficie sobre la que se aplica la fuerza.
• Su fórmula es:
• p=F/S
• Su unidad en el SI es el pascal (Pa). 1 Pa = 1 N/m².
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1.3. Las fuerzas cambian la velocidad de los cuerpos

• Las fuerzas pueden modificar el estado de movimiento o de reposo sobre los cuerpos en los que actúan.
• Este fenómeno se conoce como principio de inercia o primera ley de Newton.
• Todo cuerpo está en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme (MRU) si ninguna fuerza hace variar su estado.
• Al aplicar una fuerza a un cuerpo se produce un cambio de velocidad. Es decir, el cuerpo acelera o decelera.
• La aceleración o cambio de velocidad que adquiere un cuerpo es proporcional a la fuerza aplicada.
• Esta es la ley fundamental de la dinámica o segunda ley de Newton.
• Su fórmula es:
• F = m · a
• F= Fuerza expresada en Newtons
• m= Masa expresada en kg
• a= Aceleración expresada en m/s².
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2. Las máquinas

• Una máquina es un dispositivo que disminuye la fuerza necesaria para llevar a cabo un trabajo, transformando un movimiento en otro.
• En las máquinas existen tres elementos:
• - Potencia (F): Fuerza que se aplica a la máquina para que funcione.
• - Resistencia (R): Fuerza que la máquina trata de vencer.
• - Punto de apoyo: Punto fijo sobre el que se mueve la máquina.
• Las máquinas menos complejas se denominan máquinas simples y ejecutan el trabajo en un solo paso.
• La palanca
• Consta de una barra rígida que oscila en torno a un punto de apoyo. Se usa para levantar objetos pesados.
• La fuerza (F) que se aplica por la distancia de esta fuerza al punto de apoyo (d) es igual que la resistencia (R) por la distancia de esa resistencia al punto de apoyo (r).
• F · d = R · r → F = R · r/ d
• La polea
• Consiste en una rueda que gira alrededor de un eje y posee una ranura a lo largo de su perímetro por la que pasa una cable o una cuerda. Al aplicar una fuerza en un extremo de la cuerda, se puede elevar un peso que cuelga del otro extremo.
• En una polea fija, la fuerza aplicada (F) es igual a la que deberíamos ejercer para levantar la carga directamente (R).
• F = R
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3. Las fuerzas en la naturaleza

• Fuerzas magnéticas: Se produce por el movimiento de partículas con carga eléctrica.
• Fuerza gravitatoria: Es la fuerza con la que la Tierra atrae los cuerpos situados a su alrededor.
• Fuerza eléctrica: Se manifiesta entre cuerpos que tienen cargas eléctricas.
• Fuerza de rozamiento: Aparece cuando dos superficies entran en contacto y se opone al movimiento entre ambas.
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3.1. La fuerza gravitatoria

• Las fuerzas gravitatorias son las responsables del peso de los cuerpos y, también, del movimiento de los cuerpos celestes.
• EL PESO
• Llamamos peso (P) de un cuerpo a la fuerza de atracción gravitatoria que la Tierra ejerce sobre él.
• El peso depende de la masa del cuerpo y de la distancia entre el cuerpo y la superficie de la Tierra.
• Cuanto mayor es la masa del cuerpo, mayor es su peso.
• Cuanto mayor es la distancia entre un cuerpo y la superficie de la Tierra, menor es su peso.
• ¿Cómo se calcula el peso de un cuerpo?
• La aceleración que experimenta un cuerpo por estar próximo a un objeto astronómico se llama aceleración de la gravedad y se representa por la letra g.
• El valor de la aceleración de la gravedad en la superficie de la Tierra es: g = 9,8 m/s².
• Su fórmula es: P = m · g
• P = peso del cuerpo en N
• m= masa del cuerpo en kg
• g = aceleración de gravedad en m/s²
• Agrupación y movimiento de los cuerpos celestes
• El universo se estructura en galaxias. Una galaxia es una agrupación de estrellas y otros cuerpos celestes, como nubes de gas y partículas en suspensión. Hay más de 100 millones de galaxias y cada una puede contener miles de millones de estrellas. Nuestra galaxia se llama Vía Láctea.
• El Sol ejerce una atracción gravitatoria sobre la Tierra y esto hace que la Tierra no se separe del Sol. Del mismo modo, la fuerza de atracción que ejerce la Tierra sobre la Luna hace que la Luna no se aleje de la Tierra.
• Así, los planetas no se chocan entre si y se da lugar a las órbitas elípticas que describen los cuerpos celestes.
• Cuanto menores son las masas de los cuerpos, menores son las fuerzas de atracción gravitatoria entre ellos.
• Cuanto menor es la distancia entre los cuerpos mayores son las fuerzas de atracción gravitatoria entre ellos.
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3.2. La fuerza de rozamiento

• La fuerza de rozamiento es una fuerza que se opone al movimiento y que aparece en la superficie de contacto entre dos cuerpos.
• La fuerza de rozamiento siempre es paralela a la superficie de contacto y tiene sentido contrario al movimiento que efectúa el cuerpo. Cuanto más lisas son las superficies, menor es la fuerza de rozamiento.
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3.3. La fuerza eléctrica

• Las fuerzas eléctricas o electrostáticas son las fuerzas atractivas o repulsivas que aparecen entre los cuerpos con cargas eléctricas.
• Las cargas de distinto signo siempre se atraen, mientras que las cargas del mismo signo se repelen
• Cuanto menores son las cargas de los cuerpos, menores son las fuerzas electrostáticas que se establecen entre ellos.
• Cuanto menor es la distancia entre los cuerpos, mayores son las fuerzas electrostáticas que se establecen entre ellos.
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3.4. La fuerza magnética

• Las fuerzas magnéticas son las fuerzas que ejercen los imanes o las cargas eléctricas en movimiento.
• Un imán tiene dos polos: norte (N) y sur (S).
• Cuando se aproximan dos imanes, los polos opuestos se atraen y los iguales se repelen.
• Las fuerzas magnéticas pueden ser atractivas o repulsivas.
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