la accion de las fuerzas

La acción de las fuerzas

Todos  los movimientos son originados por fuerzas. Estas crean el movimiento haciendo variar la velocidad de los cuerpos. El físico británico Isaac Newton  (1642-1727) enuncio tres leyes para explicar el conjunto de los movimientos posibles. Estas leyes son las bases de la mecánica clásica.

¿Qué es una fuerza?

En el andén horizontal de una estación, un carro está cargado con equipe. Para moverlo, hay que empujarlo. Para acelerar su movimiento, hay que seguir empujándolo. Pero cuando se deja de empujar, la velocidad del carro disminuye y este se detiene. El físico dice que se ha aplicado una fuerza al carro, para hacerlo pasar del estado de reposo al estado de reposo al estado de movimiento. Luego, para aumentar su velocidad (aceleración), fue necesario ejercer una fuerza (en este caso, la fuerza muscular). Pero cuando esta fuerza se detiene, la fricción del suelo reacciona como una fuerza opuesta: el carro disminuye la velocidad (aceleración negativa).

Este simple ejemplo permite comprender que es la fuerza: una acción que transmite la aceleración (positiva o negativa) a los cuerpos. También se ha definido de la siguiente forma: “se llama fuerza a toda acción mecánica que tiene por efecto modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo”.

En el sistema internacional de unidades, la unidad de fuerza se denomina newton (símbolo: N). es la fuerza que comunica a la unidad de masa (es decir, 1kg) una aceleración de 1 m /s².

La inercia: primera ley de Newton

Si un cuerpo se encuentra en reposo y ninguna fuerza actúa sobre él, permanecerá así indefinidamente, y si se encuentra ya animado por un movimiento, mantendrá su misma velocidad y dirección (movimiento rectilíneo uniforme). Siempre que no actué una fuerza que frene, acelere o modifique su movimiento. Es la primera ley de Newton, llamada el principio de inercia.

Fuerza y aceleración: segunda ley de Newton

La segunda ley de Newton nos da una relación entre las fuerzas que actúan sobre un cuerpo (es decir, sobre su masa) y la aceleración que experimenta: un cuerpo de masa (m), sobre el que se ejerce una fuerza (F), alcanza una aceleración (a), en la misma dirección y en el mismo sentido que esta fuerza. Esta relación se escribe:

F=m.a

Acción y reacción: tercera ley de Newton

Cuando una persona carga una maleta, el peso de esta tira su brazo hacia el suelo. Los músculos reaccionan a la inversa para tirar la maleta hacia arriba. Esta última ejerce una acción sobre el brazo y, en forma inversa, el brazo ejerce una reacción sobre la maleta. Del mismo modo, cuando un cohete despega, los gases expulsados (acción) impulsan al cohete hacia arriba (reacción). Acción y reacción son indisociables. Son dos fuerzas que actúan en direcciones opuestas. Este principio fue formulado por Newton de la siguiente forma: “si un cuerpo A ejerce una fuerza (acción) sobre un cuerpo B; entonces B, a la inversa, ejerce sobre A una fuerza directamente opuesta (reacción)”.

Fuerza centrípeta y fuerza centrífuga

Durante los movimientos de rotación aparecen dos fuerzas: la fuerza centrípeta y la fuerza centrífuga.

 Imaginemos a un lanzador de martillo en un estadio. El atleta hace girar su martillo (una bola metálica de 7,27kg), que traza un movimiento circular rápido. Para ello, debe tirar con gran fuerza el cable metálico que sostiene al martillo. Esta fuerza ejercida por el atleta es la fuerza centrípeta: “la fuerza, dirigida hacia el centro de rotación, que mantiene un cuerpo en una rotación en una trayectoria circular, con un movimiento uniforme”. Cuando el lanzador suelta el cable metálico, la fuerza centrípeta se suprime y el martillo se escapa en línea recta. Según la ley de acción y reacción, mientras el lanzador tira del cable hacia el interior, el martillo tira hacia el exterior con una fuerza opuesta a la fuerza centrípeta: la fuerza centrífuga. Esta se define como “la fuerza directamente opuesta a la fuerza centrípeta, que actúa sobre los elementos que mantienen el cuerpo en su trayectoria circular”.