Ensayos

CAPÍTULO 4

FÍSICA

1. 1.1

FUERZA ¿Qué significa fuerza?

Cuando usted presiona un resorte o patea una pelota de fútbol, usted está aplicando una fuerza para aumentar o disminuir el largo del primero o para impulsar la segunda. Podemos definir la fuerza de la siguiente manera: La fuerza es una presión o un impulso que ejercemos sobre un cuerpo para hacer que se mueva. La fuerza máscomún es la fuerza de gravedad. La Tierra atrae piedras, pelotas de fútbol, sillas y todo tipo de cuerpos. Atrae todo. La fuerza de atracción que ejerce la Tierra sobre un cuerpo recibe el nombre de peso del cuerpo.

1.2

¿Cuáles son las unidades de fuerza?

El kilogramo es una unidad de fuerza del sistema métrico. Un kilogramo es el peso de determinado cilindro, fabricado con una mezcla deplatino, que se conserva junto con el metro patrón cerca de París. Un gramo es la milésima parte del kilogramo. Mil centímetros cúbicos (un litro) de agua helada pesan casi un kilogramo. Por lo
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tanto, un centímetro cúbico de agua pesa un gramo. Dichas unidades de fuerza se denominan kilogramo-fuerza y gramo-fuerza;1 los nombres kilogramo y gramo se reservan para las unidades de masa. Sinembargo, en el uso común se suprime la designación fuerza, siempre y cuando no exista posibilidad de confusión. Los científicos frecuentemente utilizan una unidad de fuerza muy pequeña llamada dina. Un gramo equivale aproximadamente a 980 dinas. La dina es una unidad absoluta de fuerza.

Podemos escribir la ecuación siguiente: F = a de la siguiente manera: F = P x a P g g En esta ecuación, P/g es lamasa (m) del cuerpo que experimenta una aceleración. La masa m = P/g es constante; no depende del lugar porque cualquier variación en el peso de un cuerpo produce una variación proporcional en g. Por lo tanto: F = m x a. Empleando esa ecuación, se recuerda que 1 dina = 1 gramo. masa x 1 cm/s/s. Ejemplo: ¿Qué fuerza en (a) dinas y (b) gramos se necesita para acelerar un cuerpo de 10 gramos de masa,de 490 cm/s2? a) F = ma = 10 g x 490 cm/s2 = 4.900 g cm/s2 = 4.900 dinas. b) 1 g* = 980 dinas; luego, 4.900 dinas = 5 g*

1.3

Unidad absoluta de fuerza

El peso del kilogramo modelo que se conserva en París variaría si se lo transportara a otros lugares; a lo alto de una montaña, por ejemplo. Pero los científicos necesitan unidades absolutas, que no dependan de la posición. Ellos eligieronla dina como unidad absoluta de fuerza en el sistema centímetro-gramo-segundo (CGS). Una dina es la fuerza que produce la aceleración de un centímetro por segundo en un cuerpo de un gramo de masa. La fuerza con que la Tierra atrae un cuerpo de un gramo de masa, al nivel del mar y a una latitud de 45o N, constituye el gramo-fuerza (g*) y transmite a ese cuerpo una aceleración de 980 centímetrospor segundo. De esta manera, la fuerza de un gramo equivale a 980 dinas. 1g* = 980 dinas.

2. 2.1

PRESIÓN EN LOS LÍQUIDOS ¿Qué significa presión?

1

El texto se basa en el sistema centímetro-gramo-segundo (CGS). Actualmente, la unidad de fuerza aprobada por el Sistema Internacional (SI) es el newton.

Muchas personas piensan que presión es sinónimo de fuerza. Sin embargo, la presión nosolo implica la fuerza que se ejerce sino
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también el área en que esta actúa. La Figura 1-A muestra un bloque de un centímetro cuadrado por dos de altura que pesa 4 kg*. El peso del bloque se distribuye sobre un área de un dm2, de manera que ejerce una presión de 4 kg* por decímetro cuadrado. Si el bloque estuviera apoyado en la parte lateral (Figura 1-B), de modo que el área encontacto con la mesa fuera de 2 dm2, la presión sería de 2 kg* por dm*. La superficie del neumático de un automóvil de aproximadamente 20 centímetros de ancho está en contacto con el suelo. Con ese neumático, un carro pesado avanza más suavemente que con uno más pequeño, que requeriría una presión mayor, dado que la presión es la fuerza dividida por el área. Figura 1-A

120 kg* = peso de la caja....