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Aristóteles y Galileo Galilei también añadieron nuevas ideas a la definición de fuerza.
La unidad de medida de fuerza Newton es en honor a su descubridor, Isaac Newton.
Según Aristóteles para que se produjera una fuerza se necesitaba una causa eficiente.
La fuerza es una magnitud que se presenta en nuestras acciones cotidianas, de forma que influye en el día a día; a través de ésta podemos transformar o movilizar algunos materiales y objetos. Se expresa en diferentes unidades de acuerdo al sistema empleado.
El término “fuerza” hace referencia a la capacidad que presenta un agente de cambiar o alterar la forma de algún material o cuerpo que presenta cierta masa, así como su movimiento.
La noción de fuerza fue descrita en un principio por Arquímedes, sin embargo, su definición no era completa; hasta que en su momento Isaac Newton formuló una definición más precisa de fuerza en términos matemáticos.
Leyes de Newton
Isaac Newton estableció tres leyes relativas al movimiento de los cuerpos. Son las siguientes:
La primera ley de Newton plantea que “Todo cuerpo en reposo o movimiento, mantiene su estado al menos que una fuerza modifique esta condición.”
Para esto se basó en la teoría establecida por Galilei, en la que plantea que sin roce los cuerpos no se detienen.
La segunda ley de Newton formula que todos los objetos que se encuentren en movimiento debido a una fuerza neta sobre ellos están cambiando constantemente la velocidad.
Los cambios de velocidad (aceleración o desaceleración) de un cuerpo son generados por un desequilibrio entre las fuerzas que actúan sobre él; éstos son directamente proporcionales a la fuerza neta que actúa sobre el cuerpo en movimiento.
Isaac Newton
Nacido en 1642, fue un físico, filósofo, teólogo, inventor, alquimista y matemático inglés, hombre de grandes visiones y descubridor de la Ley de Gravitación Universal. Sentó las bases de la mecánica clásica y la óptica.
Por lo tanto la fuerza se puede calcular utilizando la siguiente formula:
F = m • a
Dónde:
F: fuerza
m: masa
a: aceleración
Diariamente utilizamos la fuerza para realizar nuestras actividades cotidianas, como cuando sostenemos un vaso de agua, al correr o al darle forma a una plastilina.
Al levantar o empujar una bicicleta debemos de aplicar fuerza para poder realizar la acción.
La tercera ley de Newton hace referencia a que toda acción recibe una reacción con la misma intensidad, pero distinto sentido de la fuerza aplicada. Esta ley fue definida exclusivamente por él, no como las anteriores que ya habían tratado de establecerse por otros científicos.
Características de la fuerzas
- Las características de un cuerpo están relacionadas con las fuerzas, desde las que permiten la unión de sus componentes hasta las necesarias para modificarlo o movilizarlo.
-Un cuerpo no puede ejercer una fuerza sobre sí mismo, es decir, la bicicleta no puede empujarse ella misma, necesita de otro agente que la impulse.
En cuanto al movimiento de un objeto, pueden intervenir varias fuerzas que darán como resultado su desplazamiento.
Unidades de medición de la fuerza
Como la fuerza es un elemento medible y está regido por un valor numérico, éste debe comunicarse con unidades de medida.
En este sentido, las unidades de medición de las fuerzas son:
-Newton (N): es la fuerza necesaria para que un objeto de 1 kg de masa adquiera una aceleración de 1 m/s2. Es decir:
1 N = 1 kg · m/s2
Esta unidad está establecida por el Sistema Internacional de Unidades; la fórmula para calcularla es la siguiente:
- Dina (dyn): es la fuerza que al ser aplicada sobre un objeto de un gramo de masa, le imprime una aceleración de 1 cm/s2.
1 dyn = 1 g · cm/ s2
Esta es la unidad de fuerza establecida y utilizada por el sistema CGS (centímetro, gramo, segundo).
- Kilopondio (kp): también llamado kilogramo-fuerza, se refiere al peso de un cuerpo de 1 kg de masa en la Tierra, cuya gravedad es aproximadamente 9,81 m/s2.
1 kp = 9,81 N
Es la unidad de fuerza en el Sistema Técnico de Unidades.
Sistema Internacional de unidades (SI)
Es el sistema métrico utilizado a nivel mundial (exceptuando solo tres países), establecido en 1960 durante la XI Conferencia General de Pesas y Medidas.
Este sistema abarca a siete unidades de medida fundamentales, como son: longitud, masa, tiempo, corriente eléctrica, temperatura, cantidad de sustancia e intensidad luminosa.
Sobre un mismo objeto pueden aplicarse fuerzas con distintos sentidos e intensidades.
FUERZAS
- Peso: es la fuerza ejercida por la gravedad sobre una determinada masa, se representa con la letra P.
Para deducir una fórmula que permita hallar el peso conociendo la masa de un objeto, debemos aplicar la segunda ley de Newton:
F = m • a
El peso es una fuerza y la aceleración que interviene es g (aceleración de la gravedad), por lo tanto:
P = m •g
- Fuerza de rozamiento: es la fuerza contraria al movimiento, se genera cuando existen dos cuerpos en contacto. Es muy importante, tanto así que sin ella no podríamos caminar, la fuerza de rozamiento entre nuestros zapatos y el suelo es fundamental para el traslado. Suele representarse utilizando las letras Fr. La fórmula para calcularlo es: Fr = μ.N
Diagrama de fuerzas para F y Fr.
Dependiendo si se desea realizar un análisis al inicio del movimiento o cuando el cuerpo ya está trasladándose, se tienen dos coeficientes:
Coeficiente de rozamiento estático (μe): se aplica al iniciar el movimiento. La fórmula a utilizar en este caso es: Fr= μe•N
Coeficiente de rozamiento cinético (μc): es aplicado durante el movimiento del cuerpo. La fórmula correspondiente es: Fr=μc•N
Fuerza normal, N: es una fuerza que actúa perpendicular al plano tangente de contacto entre las superficies. No confundir la fuerza N con la unidad Newton. El coeficiente de rozamiento μ, es una cantidad escalar adimensional y depende de la naturaleza de las superficies en contacto.
Fuerza normal, N: tiene igual magnitud y dirección que el peso, pero sentido contrario. Es perpendicular a la superficie. No confundir fuerza N con unidad Newton. μ es el coeficiente de rozamiento, que depende de las superficies.
