av Fernanda Estrada 5 år siden
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tipo de contacto origen de la fuerza y acción sobre el cuerpo que se aísla
Siempre que un cuerpo está apoyado en una superficie, o se mueve deslizándose sobre ella, entran en juego una serie de parejas de fuerzas de acción y reacción que es importante distinguir para comprender el fenómeno físico correspondiente.
Podemos considerar un cuerpo como atrayente y otro como atraído, pero esta distinción es más matemática que natural. La atracción es en realidad la de cada uno de los cuerpos respecto al otro. Las fuerzas de acción y reacción no pueden ser consideradas como fuerzas independientes sino como aspectos parciales de una acción mutua que recibe el nombre de interacción.
Por simplicidad, se suele suponer que las cuerdas tienen masa despreciable y son inextensibles (no se pueden deformar), esto implica que el valor de la tensión es idéntica en todos los puntos de la cuerda y por tanto, las tensiones que se ejercen sobre los cuerpos de ambos extremos de la cuerda son del mismo valor y dirección aunque de sentido contrario.
Dentro del SIU (Sistema Internacional de Unidades) la fuerza es representada por el newton, que es su unidad de medida, cuyo símbolo es N (ene mayúscula). Este nombre se debe a quien ha realizado significativos aportes en la física respecto al estudio de las fuerzas, el científico Isaac Newton.
Linea de acción de una fuerza
Las fuerzas que pueden actuar sobre un cuerpo se clasifican en fuerzas de volumen y fuerzas de superficie. Las fuerzas que se ejercen entre dos cuerpos son siempre iguales y de sentidos opuestos de acuerdo con la 3ª Ley de Newton. Las fuerzas sobre un cuerpo pueden ser estáticas (si no varían con el tiempo) o dinámicas (si son variables con el tiempo).
Su punto de aplicación sobre el cuerpo Su dirección o línea de acción Su sentido, que puede ser en cualquiera de los dos opuestos que define la línea de acción Su magnitud que indica la intensidad de la misma.
Tipos de fuerza
Fuerza de tensión
A estas fuerzas de contacto les damos diferentes nombres, basados en los diferentes tipos de objetos en contacto. Si la fuerza es ejercida por una cuerda, un hilo, una cadena o un cable, la llamamos tensión. [¿Cómo puede una cuerda ejercer tensión?]
Fuerza normal
La fuerza normal es una fuerza de contacto. Si dos superficies no están en contacto, no pueden ejercer fuerza normal una sobre la otra. Por ejemplo, las superficies de una mesa y una caja no ejercen fuerza normal la una sobre la otra si no están en contacto.
Fuerza de fricción
La fricción estática se diferencia de la cinética por ser mayor que esta, ya que un cuerpo en reposo al recibir una fuerza de aplicación que va en ascenso desde un valor cero hasta un determinado valor, permanece en reposo solo hasta que la fuerza aplicada supera el valor máximo de la fricción estática. En ese momento, el cuerpo comienza a moverse y la fricción se denomina cinética.
Fuerzas gravitatorias
La fuerza gravitacional entre dos cuerpos es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Matemáticamente se expresa de la siguiente forma:
G es la constante de gravitación universal, G = 6,67·10-11 N·m2/kg2 M y m son las masas de los cuepos que interaccionan r es la distancia que los separa. u→r es un vector unitario que expresa la dirección de actuación de la fuerza.
Fuerzas de superficie
Se denominan fuerzas de superficie a las fuerzas que están distribuidas en la superficie del cuerpo como consecuencia del contacto con otros cuerpos. Son ejemplos de fuerzas de superficie: Las fuerzas debidas a la presión de contacto entre dos cuerpos El rozamiento El empuje del terreno sobre un muro Las fuerzas de impacto
Fuerzas de cuerpo
Una fuerza es el producto de la interacción entre dos cuerpos, provocando una deformación de los cuerpos o cambios en el movimiento de estos.
Fuerzas de campo
Resulta de una acción a distancia entre el cuerpo y sus alrededores.
Fuerzas de contacto
Resultado del contacto físico entre el cuerpo y sus alrededores.
Fuerzas internas
Es el resultado de la acción de los procesos que ocurren en el interior de la corteza terrestre y que producen cambios significativos en la morfología del relieve terrestre. Estos procesos se manifiestan en movimientos verticales y horizontales de corrimiento de las rocas.
Fuerzas Externas
Son los agentes del modelado del relieve emergido, como resultado de los procesos que ocurren por la acción combinada de agentes externos y la composición química de las rocas y que producen cambios significativos en la morfología del relieve terrestre. Estos se manifiestan en los procesos de meteorización.
Fuerzas paralelas
Las fuerzas paralelas son aquellas que actúan sobre un cuerpo rígido con sus líneas de acción en forma paralela. Existen 2 tipos de fuerzas paralelas: Fuerzas paralelas de igual sentido Fuerzas paralelas de distinto sentido Fuerzas paralelas de igual sentido La resultante de dos fuerzas paralelas de igual sentido es otra fuerza de dirección y sentido iguales a los de las fuerzas dadas y de intensidad igual a la suma de las intensidades de aquéllas.
Fuerzas Concurrentes
Decimos que dos o más fuerzas son concurrentes cuando la dirección de sus vectores o sus prolongaciones se cortan en un punto. En otro caso estaremos hablando de fuerzas no concurrentes o paralelas. La principal diferencia del estudio de fuerzas concurrentes o no concurrentes, es que si se aplican a cuerpos libres las primeras pueden provocar movimientos de traslación (el cuerpo se traslada a otro sitio), mientras que las segundas adicionalmente pueden producir movimientos de rotación (el cuerpo gira).
Los diagramas de cuerpo libre son útiles para establecer problemas mecánicos estándares.
Un diagrama de cuerpo libre o diagrama de cuerpo aislado, es útil en problemas que impliquen equilibrio de fuerzas.
La tercera ley de Newton, que establece la existencia de una reacción igual y opuesta a toda acción, deberá cumplirse estrictamente.
Solamente después de haber trazado con cuidado dicho diagrama se podrá llevar a cabo la condición de equilibrio. Para que un sistema mecánico esté en equilibrio se deberá cumplir que la resultante de las fuerzas aplicadas sobre él sea nula.
En este tema consideraremos las superficies de los cuerpos como perfectamente lisas, lo que se traduce en que no habrá fuerzas de rozamiento entre cuerpos
Condición de equilibrio
Una partícula material, la condición de equilibrio es una consecuencia inmediata de la segunda ley de Newton. Si la partícula se encuentra en un estado de reposo permanente, su aceleración es nula y por tanto \vec{F}=m\vec{a}=\vec{0}
La condición de equilibrio de una partícula es que se anule la resultante de las fuerzas que actúan sobre ella. Cuando tenemos fuerzas dependientes de la posición, este principio sirve para determinar las posiciones de equilibrio, mediante la solución de la ecuación \vec{F}(\vec{r},\vec{0})=\vec{0}