Fuerza y movimiento

Fuerza y movimiento

Los principios de Newton

En esta sección estudiaremos las fuerzas y sus efectos en el movimiento de un cuerpo, para ello revisaremos los conceptos básicos asociados a las fuerzas, así como también las leyes que permiten describir como las fuerzas cambian el movimiento de un cuerpo.

¿Qué es la fuerza?

Es habitual que en algunos textos nos encontremos con una respuesta a esta pregunta basada en una ecuación que relaciona la masa de un cuerpo con su aceleración, sin embargo, la fuerza es más que una fórmula. En efecto decimos que las fuerzas son acciones recíprocas entre dos o más cuerpos que producen cambios en la forma y/o en el movimiento de un cuerpo. Es decir, un empujón, un golpe, un tirón, etc. Son ejemplos de fuerzas actuando sobre un cuerpo.

Las fuerzas, dado que son acciones recíprocas entre dos o más cuerpos, también se les llamaremos interacciones. Por otra parte, esta definición de fuerza nos obliga de una u otra manera a referirnos a ellas en plural, ya que como son recíprocas, siempre hay más de una actuando.

Existen ciertas características comunes a todas las fuerzas, las que describiremos a continuación:

• En primer lugar, las fuerzas no son propiedad de los cuerpos, ya que son acciones entre ellos. Por tanto no se pueden guardar o acumular. Las fuerzas sólo existen mientras se están ejerciendo o aplicando.

• Es incorrecto entonces decir que una máquina tiene fuerza o que un hombre tiene fuerza. Ambos pueden tener energía o la capacidad para ejercer fuerza, pero la fuerza no se posee, es una interacción.

• Las fuerzas son acciones reciprocas entre dos cuerpos, pero producen efectos diferentes en cada uno de ellos. Así por ejemplo al empujar un carro lo movemos y nosotros permanecemos en reposo, sin embargo no podemos negar que el carro también ejerció fuerza sobre nosotros, sólo que el roce con el suelo impide nuestro movimiento.

• Es importante tener en cuenta que la capacidad de ejercer fuerza no es exclusiva de los seres vivos. Todos los cuerpos pueden ejercer fuerzas.

• Una de las características esenciales de la fuerza, es su carácter vectorial. Es decir, la fuerza tiene asociada una dirección y un sentido determinado, ya que como es una acción, depende de la dirección en que se aplique el efecto que producirá.

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Los principios de Newton

Los principios propuestos por este importante científico inglés son tres: El de inercia, el de masa y el de acción y reacción. En el estudio de las fuerzas y sus efectos, la masa (m) es una noción fundamental para dar cuenta de las leyes que rigen los movimientos. Esta magnitud, tal como reacordarás desde la enseñanza básica es por una parte la cantidad de materia que posee un cuerpo. Sin embargo al mismo tiempo la masa permite establecer una medida de la atracción gravitacional ejercida sobre un cuerpo (el peso) y también una medida de la inercia, tal como veremos más adelante. Es muy importante tener en cuenta que masa y peso, aunque a veces se emplean como sinónimos, no son lo mismo.

Principio de Inercia

Respecto del principio de inercia, lo más importante es reconocer que si la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es nula (cero), entonces dicho cuerpo está detenido o bien posee un movimiento uniforme y rectilíneo; es decir, contrariamente a las nociones tradicionales, no es necesaria la acción permanente de una fuerza, para que un cuerpo se esté moviendo. Muchos hechos cotidianos son consecuencia de esta ley. Por ejemplo, cuando estamos viajando en un automóvil y este cambia su velocidad, frenando, acelerando o virando, nuestro cuerpo intenta seguir viajando con la velocidad que teníamos y en la misma dirección y sentido. El viajero del vehículo, cuando este frena, siente como si algo lo empujara hacia delante; cuando el auto acelera, como si algo lo empujara hacia atrás y, cuando el auto dobla a la derecha, como si algo lo empujara hacia la izquierda. Evidentemente, en ninguno de estos casos hay algo que lo empuje, son sensaciones producto de la tendencia de nuestro cuerpo de seguir moviéndose del modo como venía haciéndolo.

Experimentando con la inercia

Coloca un lápiz o una goma de borrar (o ambos) sobre una hoja de papel. Toma la hoja y deslízala lentamente sobre la mesa. La goma y el lápiz se moverán con ella. Tira ahora la hoja lo más rápidamente que puedas, ¿qué ocurre? La goma y/o el lápiz se quedarán prácticamente en el mismo lugar. Del mismo modo algunos magos sacan el mantel de una mesa sin que se muevan las copas, platos y jarrones. El truco es aplicar el principio de inercia. Para dejar sorprendido a los espectadores, la situación debe cumplir dos condiciones: la masa de los objetos que están sobre el mantel no puede ser muy pequeña, y el roce entre los objetos y el mantel no debe ser muy grande.

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Aceleración y masa

En el segundo principio de Newton, también conocido como el principio

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