Gravitacion

Masa y Fuerza, F´
ısica Fundamental
Universidad del Tolima
Rodrigo Andr´s V´squez
e
a

Se definio la masa de un cuerpo como la cantidad de materia que lo forma pero aun no se ha
comentado nada del movimiento del mismo. Para ello tendremos en cuenta en esta gu´ las
ıa
causas que lo producen mas no su descripci´n detallada. Recordemos algunos conceptos.
o

1.

Concepto de fuerzaRecordemos el concepto de fuerza que como primera idea es la de la sensaci´n de esfuerzo muso
cular que tenemmos que hacer para deformar cualquier objeto el´stico, un resorte por ejemplo
a
o para acelerar o frenar (desacelerar) un objeto. As´ tenemos los dos efectos que pueden produı
cir una fuerza aplicada a un cuerpo: efecto est´tico o deformaci´n de un cuerpo y efecto din´mico.
a
o
aFigura 1: Ezfectos de la Fuerza

La deformaci´n o aceleraci´n de un cuerpo depende de la direcci´n y de la magnitud de la fuerza
o
o
o
aplicada. Por tanto, la fuerza tiene caracter vectorial.

1.1.

Naturaleza de las fuerzas

Todas las interzcciones que conocemos se traducen solamente por tres tipos de fuerzas: la fuerza
gravitacional que es aquella atracci´n entre dos cuerpos debidos asus masas, la fuerza electroo
magn´tica que es la de atracci´n o repulsi´n entre dos cuerbos debido a su carga el´ctrica y
e
o
o
e
−15 ) y desaparece al
las fuerzas nucleares que act´a a distancias muy peque˜as (del orden de 10
u
n
aumentar esta distancia, por eso se dice que son fuerzas de poco rango. Esta ultima explica por
´
qu´ las part´
e
ıculas dentro del n´cleo del ´tomo semantienen unidas.
u
a
1

1.2.

Fuerzas de contacto

Lamaremos Fuerza de contacto a la fuerza que un cuerpo hace a otro, debido s´lo al contacto
o
real entre los dos cuerpos. Debemos entender real en el sentido macrosc´pico ya que en un
o
sentido microsc´pico hablar de contacto no tiene sentido pues los electrones o los n´cleos nunca
o
u
se “tocan”. Las siguientes son las fuerzas decontacto:
i Fuerza el´stica en el cso del resorte.
a
ii Fuerza de tensi´n cuando uno de los cuerpos es una cuerda.
o
iii Fuerza producida por la superficie de un cuerpo sobre la superficie en contacto de otro
cuerpo. Esta fuerza se descompone en la fuerza normal y la fuerza de rozamiento

1.3.

Fuerzas elasticas

En general, en los s´lidos, las moleculas forman una estructura ordenadaen el espacio que llao
mamos cristal. Los v´rtices de la red cristalina son las posiciones de equilibrio de las mol´culas.
e
e
As´ si comprimimos o dilatamos un s´lido, aparecen fuerzas que se oponen a esta deformaı
o
ci´n y esta fuerza es proporciaonada por la repulsi´n (cuando se comprime) o atracci´n (cuando
o
o
o
se dilata) entre dos mol´culas para mantener la posici´n de equilibriodentro de su red cristalina.
e
o
Imaginemos la red cristalina como se muestra en la figura 2. Si se comprimiera esa red algunos resortes aumentan de longitud y otros disminuyen. En ambos casos los resortes tratar´n de
a
volver a su estado original, es decir, a su longitud inicial. Esto implica que las fuerzas moleculares dependen de la distancia entre ellas. Se puede establecer una relaci´nentre la fuerza y la
o

distancia. Esta relaci´n es conocida como la Ley de Hooke es esta dada por la expresi´n
o
o
F = −kx
donde k es la constante de restituci´n del resorte.
o

1.4.

Tensi´n de una cuerda
o

Supongamos una cuerda fija en un punto y del otro extremo halamos con una fuerza F . Al
aplicar esta fuerza, las moleculas de la cuerda se separan generando automanticamente unafuerza de restituci´n que mantendra la cuerda de igual longitud. A esta fuerza de restituci´n se
o
o
le denomina fuerza de tensi´n.
o

1.5.

Fuerza normal

Consideremos un cuerpo sobre una superficie plana. Las mol´culas comprimidas de la superficie
e
producir´n sobre el cuerpo una fuerza el´stica dirigida de la superficie hacia el cuerpo y perpena
a
dicular a la superficie. Esta...