Antes de ver cómo la fuerza puede afectar el estado de movimiento de un cuerpo, echemos un vistazo rápido a la fuerza. Como ya se dijo, una Fuerza es una interacción entre dos o más de dos cuerpos que, cuando no se oponen entre sí, provocan un cambio en el estado de movimiento de cualquier objeto. Por la propia definición de fuerza, establece muy claramente que la fuerza es algo que provoca un cambio en el estado de movimiento del objeto. La interacción de fuerzas también se puede definir como empujar o tirar de un objeto. Cualquier cambio en el estado de movimiento siempre corresponde a un cambio en la velocidad del cuerpo y/oa un cierto cambio en la dirección del movimiento del cuerpo. Un cierto cambio en la velocidad posiblemente podría significar acelerar (aceleración) o, en otros casos, reducir la velocidad (desaceleración).
Por ejemplo, una pelota no puede mostrar movimiento por sí sola, ni tampoco una silla o una mesa. Cualquier objeto no vivo es en sí mismo estacionario o no tiene ningún movimiento a menos que una fuerza actúe sobre él. Necesitamos tener un motor para generar una fuerza o movimiento para hacer que se mueva, necesitamos patear la pelota que viene bajo una forma de fuerza aplicada para dejar que la pelota vuele hacia la portería. En muchos casos, múltiples fuerzas pueden actuar sobre el mismo cuerpo u objeto. Considere que estamos pateando una pelota y un amigo tiene exactamente la misma idea. ¿Qué podría pasar si ambos pateáramos la pelota al mismo tiempo? El amigo o nosotros, quien tenga una mayor interacción de acumulación de fuerzas, ejercerá una fuerza mayor y, por lo tanto, la pelota se moverá en esa dirección.
¿Recuerdas jugar tira y afloja con nuestros amigos? En el juego de tira y afloja, dos equipos tiran de una sola cuerda. El equipo que es capaz de tirar de la cuerda una cierta cantidad a pesar de que el otro equipo tire de ella, gana el juego. ¿Puedes adivinar qué está pasando exactamente allí? En ese juego, dos fuerzas actúan en direcciones opuestas entre sí. Cualquiera de los equipos está tirando de la cuerda hacia la derecha y otro está tratando de tirar de la cuerda hacia la izquierda lo más fuerte y fuerte posible. Esta interacción hace que ambas fuerzas se cancelen entre sí de la misma manera que -3 y +3 se cancelan entre sí. Ese es solo un caso. ¿Qué sucederá si las fuerzas actúan en la misma dirección? ¿Le resulta más fácil empujar un automóvil solo o con la ayuda de un par de amigos? Es más fácil si empujas el auto juntos, ¿verdad o no? Esto se debe a que la fuerza tiene una interacción que también se suma si se aplica en la misma dirección. Cuando nosotros y nuestros amigos empujamos en la misma dirección, todas nuestras fuerzas combinadas actúan sobre el automóvil, por lo que es más fácil empujarlo juntos.
Para resumir esto, si las fuerzas actúan en direcciones opuestas, se cancelarán entre sí y si actúan en la misma dirección, se sumarán. Una fuerza cambia el movimiento de un objeto, es decir, una fuerza puede hacer que un cuerpo estacionario se mueva; puede hacer que un objeto en movimiento se detenga; puede aumentar o disminuir la velocidad del cuerpo en movimiento.
Factores de Interacción de Fuerzas
Fuerzas cuando se aplican en la misma dirección:
La interacción de fuerzas que actúan sobre un objeto en la misma dirección siempre se suma entre sí. Si las dos fuerzas actúan sobre un cuerpo en la misma dirección, entonces la fuerza neta es igual a la suma de las dos fuerzas sobre él. En este caso, siempre resulta en una fuerza mucho más fuerte que cualquiera de las fuerzas individuales aplicadas solas.
Ejemplo: Dos personas empujando un carro pesado o cualquier caja pesada en la misma dirección. Siempre que se transporta una carga pesada de un lugar a otro muchas personas aplican fuerzas en la misma dirección para mover la caja.
Fuerzas en sentido contrario:
Si la interacción de dos fuerzas actúa en direcciones opuestas sobre un cuerpo, la fuerza neta que actúa sobre él es siempre la diferencia entre las dos fuerzas.
Ejemplos: Considere dos trabajadores que empujan una carga pesada en la dirección opuesta. La fuerza neta sobre un objeto es cero si las dos fuerzas que actúan sobre él en direcciones opuestas son de igual magnitud y si se aplican fuerzas desiguales, la caja se mueve en una dirección en la que se aplica una fuerza mayor.
Las personas que juegan en un tira y afloja tiran de la cuerda en lados opuestos y gana el equipo que tire de ella con mayor fuerza.
Magnitud y dirección de una fuerza:
La interacción de fuerzas podría ser mayor o menor que otra dependiendo de la fuerza o magnitud de la misma. Para definir completamente la acción de interacción de la fuerza, también tenemos que especificar la dirección en la que actúa sobre el cuerpo. Si la dirección o la magnitud de la fuerza cambia, su efecto también cambia en consecuencia.
Por ejemplo, imagina a dos niñas jugando al juego de dar vueltas tomándose de la mano. Si no hubiera habido tal interacción entre ellos, no podrían haber sido capaces de moverse haciendo rondas. La dirección y magnitud de las fuerzas debe ser igual y opuesta en este caso para que cada una de ellas pueda moverse con la misma velocidad y disfrutar al máximo.
Posibles efectos de la interacción de fuerzas:
Una interacción de Fuerza entre objetos puede cambiar el Estado de Movimiento del objeto:
Un cierto cambio en la velocidad de un objeto, en su dirección de movimiento, o en ambos, se describe como un cambio en su estado de movimiento.
Ejemplo: Un fildeador atrapa una pelota de cricket que viene hacia él a gran velocidad y la detiene. Ram golpea la pelota y cambia su dirección de movimiento.
Una interacción de Fuerza puede Cambiar la Forma de un cuerpo:
La forma de un cuerpo se puede cambiar usando la fuerza. Lo usamos para obtener la forma requerida del cuerpo u objeto en algunos casos.
Ejemplo: Al presionar cualquier globo inflado con las dos manos se comprime o cambia la forma del globo. Mientras hacemos la masa, cambiamos la forma de la masa según sea necesario.
Por lo tanto, podemos concluir que la fuerza solo puede actuar sobre cualquier objeto, sustancia o materia si existe una interacción entre los dos cuerpos. Si no existe tal interacción entre el cuerpo y la fuerza aplicada, entonces el cuerpo no experimentará ninguna fuerza. Como en el caso de que alguien no pueda mover una caja sin tocarla. No podemos mover un automóvil simplemente sin tocarlo. No podemos ganar el juego del tira y afloja si no tocamos la cuerda. Todos estos ejemplos prueban que es necesario que haya una interacción para que las fuerzas actúen hasta que ya menos que no sea el caso de materiales cargados o cuerpos en los que existen interacciones sin contacto.
Problemas de muestra
Pregunta 1: Calcula la fuerza que actúa sobre un objeto cuando dos personas, la persona A intenta empujarlo tocándolo con una fuerza de 60 N y desde la otra persona B se aplica una fuerza opuesta para evitar que el objeto se mueva de magnitud 69 N Calcula la fuerza resultante y la dirección en la que se mueve el objeto.
Solución:
Como sabemos, el objeto se moverá hacia la dirección de la fuerza aplicada por la persona B a medida que ejercía una fuerza mayor.
La fuerza resultante = 69N – 60N = 9N en la dirección aplicada por B.
Por lo tanto, la fuerza resultante sobre el objeto es 9N.
Pregunta 2: Indique dos ejemplos donde podamos decir que la interacción entre los cuerpos genera fuerza.
Responder:
Dos ejemplos donde podemos decir que la interacción entre los cuerpos genera fuerza son:
- Cuando tratamos de empujar un bloque, no podemos hacerlo sin tocarlo.
- Cuando queremos mover o levantar un libro no podemos hacerlo sin tocarlo.
Pregunta 3: En un juego de cricket, un bateador golpea la pelota con una fuerza de 80N que venía con una fuerza de 30N. ¿Podrá el bateador golpear la pelota a mayor distancia? Calcular la fuerza neta sobre la pelota.
Responder:
Sí, el bateador podrá golpear la pelota ya que aplicó una fuerza mayor. La fuerza resultante sobre la pelota = 80N – 30N = 50N. Que irá en sentido contrario al que venía.
Pregunta 4: ¿Qué son los pares de fuerzas de interacción?
Responder:
En cada interacción, existe un par de fuerzas que actúan sobre los dos objetos que interactúan. La dirección de la fuerza aplicada sobre el primer objeto es opuesta a la dirección de la fuerza aplicada sobre el segundo objeto. Estas fuerzas siempre vienen en pares: pares de fuerzas de acción-reacción iguales y opuestas.
Pregunta 5: Un hombre fue golpeado con su automóvil en un agujero. Intentó empujar el auto solo, pero no lo logró. Se imaginó que aplicó una fuerza de 40 N para empujar el automóvil. Pidió ayuda. Dos personas vinieron a ayudarlo. Uno que puede aplicar una fuerza de 70N y otro que puede aplicar una fuerza de 10N. ¿De qué persona debe recibir ayuda y por qué? Imagine que la fuerza de reacción ejercida por el automóvil es de 100 N.
Responder:
El hombre debe tomar la ayuda de una persona que pueda aplicar una fuerza de 70N. Como entonces solo la fuerza resultante podrá vencer la fuerza de reacción ejercida por el automóvil y el hombre podrá mover su automóvil.
Dada la fuerza ejercida por el hombre = 40N
Fuerza ejercida por primera persona = 70N
Fuerza ejercida por la segunda persona =10N
La fuerza resultante = 40N + 70N = 110N, que es mayor que 100N, por lo que la superará.
La fuerza resultante con la otra persona = 40N + 10N = 50N, que es menor que 100 por lo tanto, no la superará.
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Artículo escrito por dheerajhinaniya y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA