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Física General I Paralelos 05 y 22. Profesor RodrigoVergara R

Física General I Paralelos 05 y 22. Profesor RodrigoVergara R

0201) Fuerza y Diagrama de Cuerpo Libre
F = m ⋅a

A) Definición de Fuerzas

Definiendo las unidades

La primera noción que se tiene de fuerza es la actividad
muscular. Se dice que, por ejemplo, el levantador de pesas
capaz de levantar 120 [kg]es “fuerte” o “tiene mucha
fuerza”

•

Se denomina fuerza a cualquier causa o agente físico que
produce
• Cambios en el estado de movimiento
• Deformación de los objetos
• Equilibrio o pérdida de equilibrio

•

Figura 1) Para que exista fuerza,
deben existir dos agentes.
Los objetos no tienen fuerza por sí solos, por lo que la
fuerza no es una propiedad intrínseca de los cuerpos.Para que exista una fuerza tienen que existir
al menos dos agentes que interactúan entre sí: uno que aplica la fuerza y otro que la recibe. Se
habla de “la fuerza que actúa sobre un objeto y que produce efectos en él” ó “la fuerza ejercida por
un objeto sobre otro”.
Existen dos tipos de fuerzas (ver figura 2):
• Las fuerzas de contacto, en las
cuales se requiere contacto físico
directo.Ejemplos: fuerza elástica,
tensión, normal, roce, etc.
• Las fuerzas de campo o de
distancia, en las cuales no existe
contacto físico directo, sino que se
produce una interacción a distancia a
través de un campo generado por los
cuerpos implicados. Las tres fuerzas
más conocidas de este tipo son: la
fuerza gravitacional (relacionada con
el peso), la fuerza eléctrica y la fuerza
magnética.B) Medición de Fuerzas
Vamos a medir fuerza y definir unidades de fuerza a
partir de uno de sus efectos más comunes: la
adquisición de aceleración. Para ello vamos a usar
el tercer principio de Newton (que será explicado
posteriormente): Considere un cuerpo de masa m
sobre superficie lisa (sin roce), al cual se le aplica
una fuerza F, adquiriendo una aceleración a. Se cumple que:Sistema MKS: Si se aplica una fuerza a un
cuerpo de 1[kg] de masa, de modo que este
adquiera una aceleración de 1 [m/s2], la
fuerza aplicada corresponde a 1 Newton (1
[N] = 1 [kg m/s2]).
Sistema CGS: Si se aplica una fuerza a
un cuerpo de 1[g] de masa, de modo que
este adquiera una aceleración de 1
[cm/s2], la fuerza aplicada corresponde a
1 Dyna (1 [Dy] = 1 [g cm/s2]).
1[N ] ≡ 10 5 [dy ]•

Sistema Técnico Métrico: El kilopondio
o kilopeso ([kp], [kgf], [kgp], kg ).
1[kp ] ≡ g [N ]

Figura 4) La fuerza se puede medir con un
dinamómetro

[]

Figura 5) La fuerza aplicada por el hombre sobre
la cortadora de pasto tiene dos componentes:
una que aplasta la cortadora contra el suelo (FY),
y otra que la hace avanzar (FX)

Uno de los instrumentos más conocidos para
medirfuerzas es el dinamómetro (ver figura 4),
que consiste en un gancho adherido a un resorte en el
cual se cuelga el cuerpo al que se le quiere medir la
fuerza.

D) La fuerza como vector y la fuerza neta
La fuerza es una cantidad física vectorial, pues tiene
las cuatro características de un vector: punto de
aplicación, dirección, sentido y magnitud. En las
figuras 5 y 6 se apreciansituaciones en las que se
visualiza el carácter vectorial de la fuerza.
Figura 2) Tipos de Fuerzas

Figura 3) Aplicación de fuerzas

En la figura 7 se aprecia un bote que navega a
través de un río tirado a cada lado de la orilla por
r
r
dos perros, que aplican fuerzas F1 y F2 de igual
magnitud F y las direcciones mostradas en la figura.
Las fuerzas se pueden expresar vectorialmente
como:
rˆ
ˆ
F1 = F ⋅ [cos (α ) ⋅ x + sen (α ) ⋅ y ]

Figura 6) Las dos fuerzas que ejercen
las cuerdas de un arco sobre la flecha
equivalen a una fuerza suma vectorial
de ellas.
r
F1
r
F2

α
α

y
x

r
r
F1 = F2 = F

Figura 7) Bote en un rio tirado por
perros.

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Física General I Paralelos 05 y 22. Profesor RodrigoVergara R
r
ˆ
ˆ
F2 = F ⋅ [cos (α ) ⋅ x − sen (α ) ⋅ y...