Fuerzas e interacciones

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Fuerzas e Interacciones
Gustavo Orellana Rivadeneyra
Las fuerzas. La explicación de los cambios
Es evidente que un objeto en reposo no se moverá mientras algo o alguien no lo impulse; o un objeto en movimiento no se detendrá ni cambiará su dirección o la manera en que se mueve a menos que algo o alguien lo haga. Investiguemos la razón por la que las cosas se mueven de la manera en que lo hacen¿Por qué los cuerpos cerca de la superficie de la tierra caen con aceleración constante? ¿Por qué la Tierra se mueve alrededor del Sol con una órbita elíptica? ¿Por qué los átomos se unen para formar moléculas? ¿Por qué oscila un resorte cuando se le estira y luego se le suelta? Quisiéramos comprender estos y otros movimiento que observamos continuamente a nuestro alrededor. La comprensión decómo se produce el movimiento nos capacita para diseñar máquinas y otros instrumentos prácticos que se mueven en la forma en que nosotros queremos. El estudio de la relación entre el movimiento de un cuerpo y las causas de este movimiento se denomina dinámica.
El cambio y las interacciones
Por nuestra experiencia diaria, sabemos que el movimiento de un cuerpo es el resultado directo de susinteracciones con los cuerpos que lo rodean. Para describir las interacciones se inventó un concepto matemático muy conveniente denominado fuerza. El estudio de la dinámica es básicamente el análisis de la relación entre las interacciones, representadas por fuerzas y los cambios en el movimiento de un cuerpo.

Fuerza: descriptor de las interacciones
Debemos identificar a la “fuerza” como unamanifestación de una interacción. Entonces, hay que reconocer la necesidad de que existan al menos dos cuerpos para que exista fuerza. Éstas aparecen siempre de a pares. Las fuerzas son las causas de cambio de movimiento y/o deformaciones.

Veamos el siguiente dibujo:

| ¿Quién ejerce fuerza? ¿Quién se mueve?Las respuestas a estas preguntas son que ambos ejercen fuerza y ambos se mueven, esto es: *Las fuerzas aparecen cuando hay interacción * Involucran al menos a dos cuerpos * Siempre hay dos fuerzas * La fuerza no se posee, ¡se aplica! |

Características de las fuerzas
Cambios en el movimiento del objeto:
* aumento o disminución de velocidad
* cambio de dirección de movimiento
Deformaciones:
* transitorias
* permanentes

Debemos ahondar un poco en el hecho deque “siempre hay dos fuerzas”. La tercera ley de Newton es la relación de respuesta de un cuerpo a la aplicación de una fuerza sobre él, esto es, Si un cuerpo A interactúa con otro B, significa que el cuerpo A ejerce fuerza sobre el cuerpo B y, simultáneamente, el cuerpo B ejerce fuerza sobre el cuerpo A, lo que simbólicamente se escribe como FAB = - FBA.
Veamos ahora las siguientesilustraciones:

| Respondamos a la siguiente pregunta: ¿Cuál es el efecto de la fuerza que ejerce el niño sobre el carro y cuál es el efecto de la fuerza del carro sobre el niño? |
La respuesta está en la tercera ley de Newton, que se puede representa en el esquema:

A
B
FBA
FAB

Reposo
Este es el resultado de dos situaciones distintas:
a) No se aplica ninguna fuerza sobre un cuerpo
b)Todas las fuerzas aplicadas sobre un cuerpo se cancelan entre sí, esto es, la fuerza total sobre un cuerpo es cero.
Pero ni la situación (a) ni la (b) es garantía de “reposo”. Para hablar de reposo es necesario tener en mente un marco de referencia dentro del que la distancia relativa de un objeto a un punto de referencia permanezca constante. Esto nos lleva al concepto de inercia.

La inerciaUn error común es referirnos a la inercia de la siguiente manera: Si la fuerza total sobre un cuerpo en movimiento es cero, continuará moviéndose con velocidad constante. Lo que es verdad respecto a la inercia es lo siguiente:
* Si la fuerza total sobre un cuerpo es cero, y se encuentra inicialmente en reposo, se mantendrá en reposo.
* Si la fuerza total sobre un cuerpo es cero y se...
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