Cap4 Copia

CAPÍTULO 4

FÍSICA

1.

FUERZA

1.1

¿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 más común esla 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 de platino, que seconserva 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
269

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.
Sin embargo, en el usocomún 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.

1.3

Podemos escribir la ecuación siguiente:
F = a de la siguiente manera: F = P x a
P
g
g
En esta ecuación, P/g es la masa (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.

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 unidadesabsolutas, que no dependan
de la posición. Ellos eligieron la 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.

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 senecesita para acelerar un
cuerpo de 10 gramos de masa, de 490 cm/s2?

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 centímetros por
segundo. De esta manera, la fuerza de un gramo equivale a 980
dinas.
1g* = 980 dinas.

1

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

270

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*

2.

PRESIÓN EN LOS LÍQUIDOS

2.1

¿Qué significa presión?

Muchas personas piensan que presión es sinónimo de fuerza. Sin
embargo, la presión no solo implica la fuerzaque se ejerce sino
271

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 en contacto 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.
0,5 m = ancho de la caja.
1,2 m =...