FUERZA

FUERZA

La fuerza es un concepto difícil de definir, pero muy conocido. Sin que nos digan lo que es la fuerza podemos intuir su significado a través de la experiencia diaria.

Fuerza para levantar pesas.

Una fuerza es algo que cuando actúa sobre un cuerpo, de cierta masa, le provoca un efecto.

Por ejemplo, al levantar pesas, al golpear una pelota con la cabeza o con el pie, al empujar algún cuerpo sólido, al tirar una locomotora de los vagones, al realizar un esfuerzo muscular al empujar algo, etcétera siempre hay un efecto.

El efecto de la aplicación de una fuerza sobre un objeto puede ser:

• modificación del estado de movimiento en que se encuentra el objeto que la recibe

• modificación de su aspecto físico

También pueden ocurrir los dos efectos en forma simultánea. Como sucede, por ejemplo, cuando alguien patea una lata de bebida: la lata puede adquirir movimiento y también puede deformarse.

De todos los ejemplos citados podemos concluir que:

• La fuerza es un tipo de acción que un objeto ejerce sobre otro objeto (se dice que hay una interacción). Esto puede apreciarse en los siguientes ejemplos:

— un objeto empuja a otro: un hombre levanta pesas sobre su cabeza

— un objeto atrae a otro: el Sol atrae a la Tierra

— un objeto repele a otro: un imán repele a otro imán

— un objeto impulsa a otro: un jugador de fútbol impulsa la pelota con un cabezazo

— un objeto frena a otro: un ancla impide que un barco se aleje.

La fuerza es directamente proporcional a la aceleración que experimenta un cuerpo, así:

F= M x A

F= Fuerza

M= Masa

A= Aceleración

Ejemplo:

Cuál es la fuerza necesaria para mover un auto cuya masa es de 700 Kg y su aceleración en un momento determinado es de 2 m/s2 ?

Revisamos los datos:

Masa M= 700 Kg

Aceleración A= 2 m/s2

Fuerza= ?

Aplico la formula

F= M x A

Reemplazo en la formula

F= 700 Kg x 2 m/s2

F= 1400 N

En el sistema internacional de unidades la fuerza se mide en N (Newton)

TRABAJO DE UNA FUERZA

Cuando se aplica una fuerza, no es lo mismo hacerlo a lo largo de un pequeño camino que en un trecho más prolongado. Por ejemplo, si debemos empujar un carro, nos cansamos más si el trayecto es mayor. Este “desgaste físico” se relaciona con una magnitud denominada energía que a su vez está íntimamente vinculada con otra denominada Trabajo. Cuando una fuerza es aplicada a lo largo de una distancia se realiza un trabajo y por lo tanto se ha consumido energía.

Diremos que el trabajo de una fuerza (W) es una magnitud cuyo valor es igual al producto entre la fuerza aplicada a un cuerpo y el desplazamiento mientras se le aplicaba la fuerza.

W= F x d

En el sistema internacional de unidades la fuerza se mide en N (Newton) y la distancia en metros, como resultado el trabajo se mide en Joule (En honor a James Joule, el descubridor del principio de conservación de la energía).

Ejemplo:

Una grúa levanta un cuerpo hasta una altura de 15 m aplicándole una fuerza de 300 N. Calcular el trabajo que realiza?

Revisamos los datos:

Altura (d) = 15 m

Fuerza (F)= 300 N

Trabajo (W) =

Aplico la formula

W= F x d

Reemplazo en la formula

W= 300 N x 15 m

W= 4500 Joule (J)

POTENCIA

Desde luego que no es lo mismo realizar iguales trabajos en distintos tiempos. Una máquina que puede hacer más trabajo en menos tiempo tiene “algo” que la diferencia de otra que no puede hacer lo mismo. Por esta razón se hace necesario definir una medida que distinga un caso de otro, esta es la potencia.

La potencia es una medida cuyo valor se obtiene dividiendo el trabajo realizado por una fuerza y el tiempo empleado.

Formula:

P= W

t

En el sistema internacional de unidades, el trabajo se mide en Joule y el tiempo en segundos.

Como resultado de ello, para la potencia se obtiene una unidad denominada Watt ( En honor a

James Watt, el inventor de la máquina de vapor)

Ejemplo

Sobre un cuerpo apoyado en una mesa horizontal se realiza un trabajo de 6400 J en 25 segundos. Calcular la potencia empleada

Solución:

Datos registrados

W= 6400 J

t= 25 segundos

Aplicamos la formula

P=

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