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Fuerzas

LAS FUERZAS

INTRODUCCION

En la antigüedad, el gran sabio Aristóteles pudo observar que al empujar un cuerpo redondo este giraba sobre si mismo hasta detenerse algunos momentos después. Esto hizo suponer a Aristóteles que para que un cuerpo pudiera mantenerse en movimiento era necesario que una fuerza actuase de continuo sobre él.

Debieron pasar casi dos mil años para que Copérnico y Galileo refutaran esta idea. Y es que gracias a los estudios de estos dos grandes hombres se pudo establecer que los cuerpos que estaban en movimiento tenían la tendencia natural a continuar en movimiento y que si se detenían era por que una fuerza actuaba sobre hasta detenerlo. Más tarde, a esta fuerza, se le llamaría fuerza de rozamiento.

Las fuerzas se encuentran presentes en todo el acontecer diario y aunque suele tenerse entre la mayoría de la gente una concepción que no es del todo igual a la que se tiene en la ciencia física, suele acercarse bastante. El concepto de fuerza es muy instuitivo. Se le reconoce como la causa de que un cuerpo cambie su estado de movimiento al proporcionale una aceleración. De manera que si un cuerpo se encontraba detenido pasará a moverse y si estaba moviendose a cierta velocidad constante pasará a moverse más rápido, más lento o a detenerse.

Entendido lo anterior, pudieramos confundirnos al pensar que un cuerpo que se encuentre detenido o que se mueva a velocidad constante, está en esa condición debido a que no actúa ninguna fuerza sobre él, pero lo cierto es que dos fuerzas pueden actuar sobre un cuerpo y no provocar alteraciones en su estado de movimiento debido a esas fuerzas se balancean entre sí. Es decir, la fuerza neta o resultante que actúan sobre el cuerpo es cero, por lo que no producen aceleración.

Hoy en día, al contemplar como ha evolucionado la manera en la que se ha interpretado la física en la antigüedad por parte de Aritóteles, como esos conceptos fueron sacudidos posteriormente por Copérnico, Galileo y la genialidad de Newton y, más actualmente, vemos como esas concepciones han visto nuevos horizontes a través de los ojo de Einstein y Hawk, comprendemos que solo existe una visión limitada de la física que puede ser ampliada nuevamente cuando menos lo esperemos.

Fuerza de Friccion o Roce

Preguntas frecuentes sobre Fuerzas

P.-¿Qué efectos positivos y negativos tiene la fricción?

R.-
Positivos: Es un hecho que no sería posible caminar sino fuera por la presencia de la fricción. Todos hemos experimentado lo difícil que resulta caminar sobre una superficie pulida. En este caso, de poca fricción, la persona resbala sin poder avanzar efectivamente.
Negativo: Su presencia causa desgaste considerable en maquinarias y equipos. Los aceites lubricantes utilizados en un automóvil, por ejemplo, disminuyen el rozamiento entre las partes móviles de los mismos, reduciendo así el consumo de energía.

P.-¿Qué relación tiene la fuerza de fricción con el peso de un cuerpo?

La fuerza de rozamiento es proporcional al peso, debido a que la fuerza de fricción es proporcional a la fuerza normal (y a su vez, en superficies horizontales, el peso es igual a la fuerza normal). Es decir a mayor peso, mayor será la fuerza de fricción

P.-¿Por qué es mas fácil el deslizamiento de un cuerpo en movimiento que el de uno en reposo?

R.-Es más fácil deslizar un cuerpo en movimiento debido a que el coeficiente de roce dinámico es menor que el coeficiente de roce estático. Esto es debido a que cuando el cuerpo esta en movimiento las irregularidades microscópicas de las superficies pueden ser salvadas con mayor facilidad al contar el cuerpo con cierto impulso que se mantiene al tratar el cuerpo de mantenerse en movimiento gracias a la inercia.

P.-Si se empuja un objeto con una fuerza de 20 N y este no se mueve, ¿Cuál es el valor de la fuerza de fricción?

R.-Mientras no se le aplique al cuerpo la fuerza de roce máxima que pueda ofrecer el mismo (f = Md · Fn), el valor de la fuerza de fricción será igual a la fuerza aplicada. En este caso como la fuerza aplicada es menor a la fuerza máxima de fricción ya que el cuerpo no se mueve, el valor de la fuerza de fricción será igual a la fuerza aplicada. Es decir, la fuerza de fricción es de 20 N.

P.-¿Qué dirección tiene la fuerza de fricción en relación con la fuerza aplicada?

R.-La fuerza de fricción siempre se opondrá al movimiento del cuerpo, por lo tanto, la dirección de la fuerza de fricción será contrario a la dirección de la fuerza aplicada.

P.-¿Por qué gracias a la fuerza de fricción es mas fácil caminar sobre una superficie rugosa que sobre una superficie lisa?

R.-Es más fácil caminar sobre la superficie rugosa debido a que hay una mejor fricción. Esto permite que el pie no resbale ya que la superficie genera una fuerza de fricción hacia adelante que impide que el pie resbale hacia atrás por lo que se produce el avance. En el caso de la superficie lisa, el caminante ni siquiera podrá tenerse en pie, cayendo inevitablemente.

P.-¿Por qué un cuchillo afilado corta mejor que uno romo?

R.-La fuerza de fricción de un cuerpo, al depender del peso, seguirá teniendo la misma magnitud independientemente de su superficie de contacto. Entonces, la fuerza de fricción siempre será la misma. En ese sentido, si el cuchillo está afilado, al ser la superficie de corte menor, se producirá un mayor desgarre de la carne gracias a la fuerza de roce.

Segunda Ley de Newton

Preguntas frecuentes sobre Fuerzas

P.-Expresa matemáticamente la segunda Ley de Newton y describe su significado físico

R.-La segunda ley de Newton puede expresarse matemáticamente con la siguiente expresión Aceleración = Fuerza neta / Masa, es decir, a = F/m

Físicamente hablando, la aceleración producida por una fuerza neta sobre un objeto es directamente proporcional a la magnitud de dicha fuerza, y en su misma dirección, e inversamente proporcional a la masa del objeto.

P.-Si una agenda electrónica tiene una masa de 100 gramos ¿Cuál es su peso en newton?

R.-Si la masa del objeto es de 100 gramos, entonces expresado en kilogramos la masa del objeto será de 0,1 kilogramos. Por otro la aceleración de gravedad terrestre es de 9,81 m/s2, por tanto el peso del objeto será P=m·g.

P = 0,1Kg·9,81 m/s2 = 0,981 N

P = 0,981 N

P.-¿Como explica la segunda Ley de Newton el hecho de que objetos con masas distintas tarden lo mismo en caer desde una altura h?

R.-Aun cuando el peso es directamente proporcional a la masa, la aceleración siempre va a permanecer constante con un valor igual a g (aceleración de gravedad). El tiempo en cada caída libre está dado por la raíz cuadrada del doble del desplazamiento vertical previamente dividido por la aceleración de gravedad. Como g (gravedad) es una constante y los cuerpos se deben dejar caer desde igual altura h, el tiempo de caída será independiente de la masa en cualquier caso.

P.-¿Cuáles fuerzas afectan la caída de un objeto?

R.-Al caer un cuerpo con masa m hacia la superficie del planeta, las únicas fuerzas que podrían actuar sobre él, son la fuerza de atracción de gravedad, conocida también como la fuerza gravitacional y la fuerza de resistencia que ofrecerá el aire.

P.-¿Qué es fuerza de fricción y que la origina?

R.-La fuerza de fricción es la fuerza que se opone a que un cuerpo se desplace al estar en contacto con otro. La fricción se origina en el hecho de las superficies no suelen ser perfectamente lisas, por lo que las irregularidades que existen en las superficies impedirán que las superficies se desplacen libremente entre sí.

El fenómeno de la fricción está presente en la interacción de todos los medios sólidos, líquidos y gaseosos y la magnitud de la misma siempre dependerá de la naturaleza de las superficies que se encuentran en contacto. Si las superficies están pulidas la fricción será menor que en el caso de superficies rugosas.

P.-¿Cuál es la diferencia entre fricción estática y fricción dinámica?

R.-La diferencia que existe entre fricción estática y fricción dinámica, es que la fricción estática es la que impide que un cuerpo comience a moverse (la velocidad relativa entre las dos superficies es cero), y la fricción dinámica es la que existe cuando el objeto ya se encuentra en movimiento (en este caso hay movimiento relativo entre las dos superficies).