Una fuerza es un empujón o un tirón sobre un cuerpo de cualquier masa que resulta de la interacción del cuerpo con otro cuerpo. Siempre que hay una interacción entre dos cuerpos, hay una fuerza sobre cada uno de los cuerpos. Las fuerzas sólo existen como resultado de una interacción. Cuando un objeto es empujado o tirado, se conoce como fuerza. Una fuerza debida a un movimiento generado por la acción en un objeto.
La fuerza también tiene dirección; lo que significa que es una cantidad vectorial si cambia la magnitud o la dirección, afecta directamente a la fuerza. Si la dirección de la fuerza y la dirección del objeto en movimiento son opuestas, entonces disminuye la fuerza. Si un objeto está en movimiento, entonces una fuerza externa puede cambiar el estado o la dirección de movimiento de ese objeto. El estado de movimiento de un objeto generalmente se explica por su velocidad y dirección de movimiento.
¿Qué es la Fuerza?
La fuerza se puede definir como un empujón o un tirón sobre un objeto de cualquier masa y sobre cualquier superficie. Para cualquier fuerza aplicada hay un cambio en el movimiento, estado, forma, tamaño, etc. de un objeto. La fuerza tiene tanto magnitud como dirección, ya que es una cantidad vectorial. Se puede medir con una balanza de resorte colocando el objeto en su extremo de gancho.
Las fuerzas son de orden de largo o corto alcance. Las fuerzas electrostáticas son fuerzas de largo alcance, así como la fuerza gravitatoria también es una fuerza de largo alcance.
Se considera que el estado de ‘reposo’ de un objeto es cuando el objeto o cuerpo tiene velocidad cero, como −
1. Un objeto no puede moverse por sí mismo.
2. Un objeto no puede cambiar su velocidad por sí mismo.
3. Un objeto no puede cambiar su dirección por sí mismo.
4. Un objeto no puede cambiar por sí mismo.
5. Una fuerza puede hacer que un objeto se mueva desde el reposo.
6. Una fuerza puede cambiar la velocidad de un objeto en movimiento.
7. Una fuerza puede cambiar la dirección de un objeto en movimiento.
8. Una fuerza puede cambiar la forma de un objeto.
explorando fuerzas
Una fuerza puede cambiar 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.
Fuerzas en la misma dirección
Las Fuerzas que se aplican a un objeto en la misma dirección siempre se suman entre sí. Si dos fuerzas actúan sobre un objeto 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 más fuerte que cualquiera de las fuerzas individuales solas.
Ejemplo: Dos personas empujando un carro pesado o cualquier caja pesada en la misma dirección.
Cuando se transporta una mercancía pesada de un lugar a otro muchas personas aplican fuerzas en la misma dirección para mover la caja.
Fuerzas en sentido contrario
Si las dos fuerzas actúan en direcciones opuestas sobre un objeto, la fuerza neta que actúa sobre él es siempre la diferencia entre las dos fuerzas y actúa en la dirección de la fuerza que tiene una magnitud alta.
Ejemplos: Dos personas empujando una carga pesada en 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, entonces la caja se mueve en una dirección en la que se aplicó una fuerza mayor.
Las personas que juegan en el 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
Una fuerza puede ser mayor o menor que otra dependiendo de la fuerza de la magnitud. Para definir completamente una fuerza, también tenemos que especificar la dirección en la que actúa sobre el cuerpo. Si cambia la dirección o la magnitud de la fuerza aplicada, su efecto también cambia en consecuencia.
Efecto de la Fuerza
Una fuerza puede cambiar el estado de movimiento
Un cambio en la velocidad de un objeto, en la dirección del 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. Un bateador golpea la pelota y cambia su dirección de movimiento.
Una fuerza puede cambiar la forma de un objeto
La forma de un objeto se puede cambiar usando la fuerza. Lo usamos para obtener la forma requerida del objeto en algunos casos.
Ejemplo: Al apretar un globo inflado con las dos manos se comprime el globo. Mientras hacemos la masa, cambiamos la forma de la masa según sea necesario.
tipos de fuerzas
Básicamente, las fuerzas son de dos tipos:
- Fuerzas de contacto
- Fuerzas sin contacto o fuerzas a distancia
Fuerza de contacto
Una fuerza de contacto es cualquier fuerza que requiere contacto con la superficie. Las fuerzas de contacto son ubicuas y son responsables de casi todas las interacciones visibles entre materias macroscópicas. Algunos de los ejemplos cotidianos en los que actúan fuerzas de contacto son empujar un automóvil cuesta arriba o patear una pelota a través de una habitación.
Básicamente, hay dos tipos de fuerzas de contacto;
- Fuerza de fricción
- fuerza muscular
Fuerza de fricción
La fuerza de fricción se conoce como una fuerza opuesta que se opone al movimiento de un cuerpo sobre la superficie de otro cuerpo. Es absolutamente necesario para el movimiento de cualquier objeto sobre otro. Es como un mal necesario que daña y ayuda. Su función dual se puede entender con el ejemplo de caminar, podemos caminar porque hay fricción, y estamos caminando a cierta velocidad baja debido a la fuerza opuesta proporcionada por la fricción.
La fricción es una fuerza entre dos superficies que se deslizan, están en contacto o intentan deslizarse entre sí. La fricción siempre reduce la velocidad de un objeto en movimiento. Cuanto más rugosa se vuelve la superficie, más fricción se produce. La fricción también produce calor.
La fuerza de fricción tiene la siguiente fórmula:
Donde F= fuerza de fricción
coeficiente de fricción
N = fuerza de reacción normal
fuerza muscular
La fuerza que ejercen los músculos se llama fuerza muscular de un cuerpo. Todas nuestras actividades del cuerpo humano como caminar, levantar, correr, doblarse se deben a la fuerza muscular. Es una fuerza de contacto porque la fuerza muscular solo se puede ejercer sobre el contacto físico como caminar, correr, saltar, etc. o la fuerza muscular se llama fuerza de contacto porque los músculos están en contacto directo con el objeto o cuerpo sobre el que se aplica la fuerza mientras se aplica. fuerza. En palabras simples, es una fuerza que resulta de la acción de los músculos y es una fuerza de contacto ya que hay contacto entre las superficies. Fuerza muscular necesaria cada vez que se produce cualquier movimiento del cuerpo. Levantarse de un asiento, hacer comida, correr, pasear, levantar objetos, levantarse de un asiento, cruzar una pierna, etc., requiere fuerza muscular.
Fuerzas sin contacto
Una fuerza sin contacto es una fuerza que actúa sobre un objeto sin hacer contacto con él. Una de las fuerzas familiares sin contacto es la gravedad, que confiere peso. En contraste, una fuerza de contacto es una fuerza aplicada a un cuerpo por otro cuerpo que está en contacto con él o, en otras palabras, Fuerzas que surgen sin el contacto de 2 o más objetos involucrados. Los tipos de fuerzas sin contacto son:
- Fuerza magnética
- Fuerza electro-estática
- Fuerza gravitacional.
Fuerza magnética
La fuerza magnética se refiere a la atracción o repulsión que surge entre las partículas cargadas eléctricamente debido a su movimiento. Se refiere a la fuerza responsable de la acción de los motores eléctricos y la atracción de los imanes por las piezas de hierro. La fuerza magnética surge debido a la fuerza electromagnética, entre una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, y es causada por el movimiento de cargas. En otras palabras, dos objetos que tienen carga con la misma dirección de movimiento tienen una fuerza de atracción magnética entre ellos. Mientras que tienen cargas opuestas, entonces se repelen entre sí.
Se calcula mediante la fórmula dada:
Donde, F= fuerza magnética
q= carga de partícula en movimiento
B= campo magnético
ángulo entre la velocidad y los vectores de campo magnético
Fuerza electro-estática
La fuerza electrostática es una fuerza de atracción y repulsión entre partículas que se originan debido a sus cargas eléctricas. La fuerza eléctrica entre cuerpos estacionarios cargados se conoce convencionalmente como fuerza electrostática. También se conoce como fuerza de Coulomb. En palabras simples, la fuerza electrostática es la fuerza que existe entre partículas cargadas eléctricamente u objetos en reposo.
Ejemplos de fuerzas electrostáticas:
- Cuando pasamos un trozo de papel con el aceite en nuestra cabeza con la ayuda de un peine, se produce una fuerza electrostática.
- Los globos se atraen a otro globo cuando uno de ellos se frota con el pelo.
- Cuando plancho mi tela de seda o algodón y la mantengo frente a mí, simplemente se pegan a mi cuerpo.
- Los rayos también son otro ejemplo de fuerza electrostática”.
Está dada por la ecuación,
Donde , F= fuerza de atracción electrostática
k= constante de proporcionalidad
producto de cargas de dos cuerpos
= cuadrado de la distancia entre los dos cuerpos
Fuerza gravitacional
Gravedad, también conocida como gravitación o fuerza gravitacional, en mecánica, la fuerza de atracción universal que actúa entre todas las materias. Todos los cuerpos tienen un peso o, en otras palabras, una fuerza de gravedad hacia abajo que es proporcional a su masa que surge debido a la masa de la Tierra. La gravedad es la aceleración de la Tierra sobre el objeto en caída libre. En otras palabras, la fuerza gravitacional es una fuerza ejercida por la tierra sobre todos los objetos sobre ella. Cada vez que lanzamos una pelota hacia arriba, esta cae al suelo debido a la fuerza de la gravedad. El agua del grifo siempre fluye hacia abajo debido a esta fuerza.
Se denota por la ecuación,
Donde, F= fuerza gravitacional
G= constante gravitatoria universal
producto de masas de dos cuerpos
cuadrado de la distancia entre las dos masas
Problemas de muestra
Pregunta 1. ¿Qué es la fuerza?
Responder:
Una fuerza se puede definir como un empujón o un tirón sobre un objeto que resulta de la interacción del objeto con otro objeto. Siempre que hay una interacción entre dos objetos, hay una fuerza sobre cada uno de los objetos, ya sea en la misma dirección o en direcciones opuestas.
Pregunta 2. ¿Cuáles son 5 ejemplos de fuerza?
Responder:
Hay muchos ejemplos de fuerzas en nuestra vida cotidiana:
- La fuerza que ejercemos al golpear la pelota con el bate,
- Fuerza del cepillo sobre el cabello cuando se está cepillando.
- Fuerza de nuestro pie empujando el pedal cuando vamos en bicicleta.
- Medición del peso de cualquier material.
- Usando nuestra fuerza muscular para levantar el balde.
Pregunta 3: ¿Cuál es la fuerza de fricción sobre un objeto si el coeficiente de fricción es 0,40 y la reacción normal ofrecida es 50N?
Responder:
Como la conocemos,
Dado, N= 50N
0.40
Por lo tanto, la fuerza de fricción es de 20 N.
Pregunta 4. ¿Cuál es la fuerza gravitacional sobre dos cuerpos de 4 kg y 2 kg de masa respectivamente que están a una distancia de 4 m y la constante gravitacional universal es 
?
Responder:
Como la conocemos,
Poniendo los valores de la pregunta que obtenemos,
Al resolver obtenemos
Pregunta 5. ¿Cuál es la fuerza electrostática entre dos cargas de carga 3C y 4C que están a una distancia de 4m con una constante de proporcionalidad 1?
Responder:
Como la conocemos,
Poniendo los valores dados de la pregunta en la ecuación obtenemos
Al resolver obtenemos F=0.75N.
Pregunta 6. ¿Cuál es la expresión para calcular la fuerza magnética?
Responder:
Las fuerzas magnéticas se pueden calcular mediante la siguiente ecuación
Donde, F= fuerza magnética
q= carga de partícula en movimiento
B= campo magnético
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por dheerajhinaniya y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA