13 Fuerza E Interacción

FUERZA E INTERACCIÓN

Unidad 13

Contenidos (1).

2

1.Evolución histórica del concepto de fuerza (concepcion
es
pregalineanas).
2.- Naturaleza de las fuerzas
2.1. Carácter vectorial de la fuerza.
2.2. Medida de las fuerzas.
2.3. Fuerza elástica. Ley de Hooke.
3.- Fuerza resultante.
3.1. Composición de fuerzas concurrentes.
3.2. Composición de fuerzas paralelas.
3.3.

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Contenidos (2).4.-Momento de una fuerza.
4.1.

Par de fuerzas.

5.- Condiciones generales de equilibrio.
5.1.

Palanca y polea.

6.- Interacción gravitatoria.
Ley de gravitación universal. Peso de un cuerpo.
Campo gravitatorio.
7.-

Interacción eléctrica. Ley de Coulomb.
Campo eléctrico.

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Evolución histórica del
concepto de Fuerza
 Aristóteles
 Galileo
 Newton
 Definición

actual

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Aristóteles
 Diferenciaentre movimientos:
– Naturales (caída libre, rotación de planetas).
No precisan, al igual que en reposo, la
existencia de fuerzas.
– No naturales.
naturales Precisan de fuerzas (aunque
sean uniformes).
 Si se lanza un objeto, la fuerza existiría mientras
exista movimiento

Galileo
 “Las

fuerzas son las causantes de los cambios de
velocidad”.
 Por tanto, en el MRU, en donde v es constante noes preciso la existencia de fuerzas.
 En cambio, en el MCU, v sí que varía pues aunque
no cambie su módulo sí que cambian la dirección y
el sentido constantemente. Por tanto, necesita F.
 Igualmente un MRUA o un MCUA precisan la
existencia de fuerzas.

6

7

Newton
 Además

de las fuerzas por contacto “vis
impresa” existen las fuerzas que actúan a
distancia “vis centrípeta” (incluso en elvacío).
 Un ejemplo de estas últimas son las “fuerzas
gravitatorias”
gravitatorias que gobiernan el movimientos de
los planetas.
 El peso de los cuerpos es una fuerza
gravitatoria en donde uno de los objetos es
siempre la Tierra.

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Definición actual de Fuerza.
Concepto de Dinámica.
Fuerza “es toda acción capaz de

cambiar el el estado de reposo o de
movimiento, o de producir en él algunadeformación”.
Dinámica “es la ciencia que estudia el

movimiento, pero atendiendo a las
causas que los producen, es decir, las
fuerzas”.

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Carácter vectorial de las
fuerzas.




La fuerza F es una magnitud vectorial ya
que posee además de un valor concreto
(módulo) una dirección y un sentido
determinados.
 Por tanto puede expresarse como:










F = Fx· i + Fy· j + Fz· k

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Medida de lasfuerzas. Unidades.
 La

unidad de medida de las fuerzas en el Sistema
Internacional es el Newton (N) que es la fuerza aplicada a
1kg de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s 2.

m
N = Kg · ——
s2
 Otra

unidad de fuerza muy usada es el kilopondio (kp)
(normalmente llamado “kilo”).



1 kp = 9,8 N

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Fuerza elástica.
 Al

estirar un muelle, la deformación de éste
es proporcional ala fuerza aplicada. En esta
propiedad se basan los dinamómetros para
saber la fuerza que se aplica sobre ellos.
 La expresión matemática se conoce como
Ley de Hooke:
Felast. = – k · r
 “k”

se conoce como constante elástica y
depende lógicamente del tipo de muelle.

Felast.

r

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Fuerza elástica (cont).
 La

fuerza que hay que aplicar para estirar o
comprimir el muelle (fuerza deformadora)es
igual y de sentido contrario ( k · r ).
 Normalmente, sólo es necesario calcular el
módulo de dicha fuerza. Como el módulo del
vector desplazamiento de un punto situado al
final del muelle es la variación de longitud del
mismo:

F = k · l = k ·|l –l0|.

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Fuerza elástica (cont).
 Hay

una fuerza límite, a
partir de la cual el muelle
deja de comportarse como
elástico.
 Por encima deesta fuerza
se encuentra el límite de
fractura.

F

d
y
Le

e
k
o
o
H
e

x
x0
(long. inicial del muelle)

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Ejemplo: Un muelle de constante elástica de
200 N/m tiene una longitud de 50 cm cuando no se
aplica ninguna fuerza. Calcula: a) el alargamiento
que sufre al aplicar 50 N; b) la fuerza que debe
aplicarse para que el muelle mida 60 cm.
a)
F
50 N
l = — = ————— = 0, 25 m = 25 cm
k
200...