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Las fuerzas se miden a partir de las deformaciones o cambios de movimiento que producen sobre los objetos. Los diferentes instrumentos de laboratorio empleados para medir la fuerza se denominan dinamómetros. En el Sistema Internacional de Unidades, la fuerza se mide en newtons.
MOMENTO DE UNA FUERZA
Es el producto de la fuerza por la distancia perpendicular a un determinado eje de giro. Una pelota lanzada que forma un ángulo describe una parábola. La velocidad de la pelota (v) tiene un componente vertical (vV) y otro horizontal (vH); el componente horizontal no cambia en ningún momento, mientras que el vertical cambia de forma continuamente por efecto de la gravedad.
Para lograr equilibrio, las componentes horizontales y verticales de las fuerzas que actúan sobre un objeto deben anularse mutuamente. Esta es una condición necesaria para el equilibrio, pero no es suficiente. Para que haya equilibrio también es necesario que la suma de los momentos en torno a cualquier eje sea cero.
Por ejemplo, si una persona coloca un libro de pie sobre una mesa y lo empuja igual de fuerte con una mano en un sentido y con la otra en el sentido opuesto, el libro permanecerá en reposo si las manos están una frente a otra. El resultado total es que el libro se comprime. Pero si una mano está cerca de la parte superior del libro y la otra mano cerca de la parte inferior, el libro caerá sobre la mesa.
LAS LEYES DE NEWTON
Isaac Newton formuló las tres leyes del movimiento con las cuales estableció las bases de la dinámica.
PRIMERA LEY
La primera ley de Newton afirma que la aceleración de un objeto es proporcional a la fuerza neta a que está sometido.
Si la fuerza neta es nula, no puede haber aceleración. Por ejemplo, un libro colocado sobre una mesa experimenta una fuerza hacia abajo debida a la gravedad, y una fuerza hacia arriba ejercida por la mesa. Ambas fuerzas se compensan exactamente, por lo que el libro permanece en reposo. La suma de las fuerzas es cero; el libro está en equilibrio.
Que la fuerza ejercida sobre un objeto sea cero no significa necesariamente que su velocidad sea cero. Si no está sometido a ninguna fuerza, incluido el rozamiento, un objeto en movimiento seguirá desplazándose a velocidad constante.
LA SEGUNDA LEY
La segunda ley de Newton relaciona la fuerza total y la aceleración. Una fuerza neta ejercida sobre un objeto lo acelerará, es decir, cambiará su velocidad. La aceleración será proporcional a la magnitud de la fuerza total, y tendrá la misma dirección y sentido que ésta. La constante de proporcionalidad es la masa del objeto
F = m.a (Fuerza es igual a masa por aceleración)
En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la aceleración se mide en metros por segundo cuadrado, y la masa se mide en kilogramos. Un newton se define como la fuerza necesaria para suministrar a una masa de 1 kg. una aceleración de 1 metro por segundo cada segundo; esta fuerza es aproximadamente igual al peso de un objeto de 100 gramos.
Un objeto con mayor masa requiere una fuerza mayor para una aceleración dada que uno con menos masa. La masa, que mide la resistencia de un objeto al cambiar la velocidad, también mide la atracción gravitacional que ejerce sobre otros objetos.
Rozamiento
Cuando dos superficies están en contacto, sus irregularidades tienden a encajarse, lo que impide que ambas superficies se deslicen suavemente una sobre otra.
El rozamiento actúa como una fuerza aplicada en sentido opuesto a la velocidad de un objeto. En el caso de deslizamiento en seco, cuando no existe lubricación, la fuerza de rozamiento es casi independiente de la velocidad. Cuando un objeto se mueve por encima de la superficie de deslizamiento, las minúsculas rugosidades del objeto y la superficie chocan entre sí, y se necesita fuerza para hacer que se sigan moviendo. El área real de contacto depende de la fuerza perpendicular entre el objeto y la superficie de deslizamiento. La fuerza de rozamiento es proporcional a la fuerza perpendicular total.
LA TERCERA LEY
Afirma que cuando un objeto ejerce una fuerza sobre otro, este otro objeto ejerce también una fuerza sobre el primero. La fuerza que ejerce el primer objeto sobre el segundo debe tener la misma magnitud que la fuerza que el segundo objeto ejerce sobre el primero, pero con sentido opuesto.
Por ejemplo, en una pista de patinaje sobre hielo, si un adulto empuja suavemente a un niño, no sólo existe la fuerza que el adulto ejerce sobre el niño, sino que el niño ejerce una fuerza igual pero de sentido opuesto sobre el adulto. Sin embargo, como la masa del adulto es mayor, su aceleración será menor.
La tercera ley de Newton también implica la conservación del momento lineal. En un sistema aislado, sobre el que no actúan fuerzas externas, el momento debe ser constante. En el ejemplo del adulto y el niño en la pista de patinaje, sus velocidades iniciales son cero, por lo que el momento inicial del sistema es cero. Durante la interacción operan fuerzas internas entre el adulto y el niño, pero la suma de las fuerzas externas es cero. Por lo tanto, el momento del sistema tiene que seguir siendo nulo.
MOMENTO DE UNA FUERZA
Es el producto de la fuerza por la distancia perpendicular a un determinado eje de giro. Una pelota lanzada que forma un ángulo describe una parábola. La velocidad de la pelota (v) tiene un componente vertical (vV) y otro horizontal (vH); el componente horizontal no cambia en ningún momento, mientras que el vertical cambia de forma continuamente por efecto de la gravedad.
Para lograr equilibrio, las componentes horizontales y verticales de las fuerzas que actúan sobre un objeto deben anularse mutuamente. Esta es una condición necesaria para el equilibrio, pero no es suficiente. Para que haya equilibrio también es necesario que la suma de los momentos en torno a cualquier eje sea cero.
Por ejemplo, si una persona coloca un libro de pie sobre una mesa y lo empuja igual de fuerte con una mano en un sentido y con la otra en el sentido opuesto, el libro permanecerá en reposo si las manos están una frente a otra. El resultado total es que el libro se comprime. Pero si una mano está cerca de la parte superior del libro y la otra mano cerca de la parte inferior, el libro caerá sobre la mesa.
LAS LEYES DE NEWTON
Isaac Newton formuló las tres leyes del movimiento con las cuales estableció las bases de la dinámica.
PRIMERA LEY
La primera ley de Newton afirma que la aceleración de un objeto es proporcional a la fuerza neta a que está sometido.
Si la fuerza neta es nula, no puede haber aceleración. Por ejemplo, un libro colocado sobre una mesa experimenta una fuerza hacia abajo debida a la gravedad, y una fuerza hacia arriba ejercida por la mesa. Ambas fuerzas se compensan exactamente, por lo que el libro permanece en reposo. La suma de las fuerzas es cero; el libro está en equilibrio.
Que la fuerza ejercida sobre un objeto sea cero no significa necesariamente que su velocidad sea cero. Si no está sometido a ninguna fuerza, incluido el rozamiento, un objeto en movimiento seguirá desplazándose a velocidad constante.
LA SEGUNDA LEY
La segunda ley de Newton relaciona la fuerza total y la aceleración. Una fuerza neta ejercida sobre un objeto lo acelerará, es decir, cambiará su velocidad. La aceleración será proporcional a la magnitud de la fuerza total, y tendrá la misma dirección y sentido que ésta. La constante de proporcionalidad es la masa del objeto
F = m.a (Fuerza es igual a masa por aceleración)
En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la aceleración se mide en metros por segundo cuadrado, y la masa se mide en kilogramos. Un newton se define como la fuerza necesaria para suministrar a una masa de 1 kg. una aceleración de 1 metro por segundo cada segundo; esta fuerza es aproximadamente igual al peso de un objeto de 100 gramos.
Un objeto con mayor masa requiere una fuerza mayor para una aceleración dada que uno con menos masa. La masa, que mide la resistencia de un objeto al cambiar la velocidad, también mide la atracción gravitacional que ejerce sobre otros objetos.
Rozamiento
Cuando dos superficies están en contacto, sus irregularidades tienden a encajarse, lo que impide que ambas superficies se deslicen suavemente una sobre otra.
El rozamiento actúa como una fuerza aplicada en sentido opuesto a la velocidad de un objeto. En el caso de deslizamiento en seco, cuando no existe lubricación, la fuerza de rozamiento es casi independiente de la velocidad. Cuando un objeto se mueve por encima de la superficie de deslizamiento, las minúsculas rugosidades del objeto y la superficie chocan entre sí, y se necesita fuerza para hacer que se sigan moviendo. El área real de contacto depende de la fuerza perpendicular entre el objeto y la superficie de deslizamiento. La fuerza de rozamiento es proporcional a la fuerza perpendicular total.
LA TERCERA LEY
Afirma que cuando un objeto ejerce una fuerza sobre otro, este otro objeto ejerce también una fuerza sobre el primero. La fuerza que ejerce el primer objeto sobre el segundo debe tener la misma magnitud que la fuerza que el segundo objeto ejerce sobre el primero, pero con sentido opuesto.
Por ejemplo, en una pista de patinaje sobre hielo, si un adulto empuja suavemente a un niño, no sólo existe la fuerza que el adulto ejerce sobre el niño, sino que el niño ejerce una fuerza igual pero de sentido opuesto sobre el adulto. Sin embargo, como la masa del adulto es mayor, su aceleración será menor.
La tercera ley de Newton también implica la conservación del momento lineal. En un sistema aislado, sobre el que no actúan fuerzas externas, el momento debe ser constante. En el ejemplo del adulto y el niño en la pista de patinaje, sus velocidades iniciales son cero, por lo que el momento inicial del sistema es cero. Durante la interacción operan fuerzas internas entre el adulto y el niño, pero la suma de las fuerzas externas es cero. Por lo tanto, el momento del sistema tiene que seguir siendo nulo.