La Fuerza

La fuerza es una magnitud vectorial que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales.

 

Leyes de Newton

Son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la mecánica, en particular, aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. 

Sus enunciados son: 

1era Ley de Newton:

Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él.

2da Ley de Newton:

El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime. De esta ley se creó la fórmula:

F= m.a

Dónde: 
m= masa del cuerpo

a= aceleración 

3era Ley de Newton:

Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: quiere decir que las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto.

 

Ejercicios de La Ley de Gravitación Universal

A-) Dos pelotas, una de 4kg. Y otra de 2 kg., están colocadas de modo que sus centros quedan separados a una distancia de 40cm. ¿Cuál es la fuerza con la que se atraen mutuamente?

Datos 

F = ?

M1 = 4Kg.

M2 =  2Kg.

d = 0,40m.²  

G: 6.67. 10^–11 N*m²/kg² 

Fórmula
 
 

Solución

F= 6.67.10^–11 Nxm²/kg² x ((2Kg. X 4Kg.) / (0,40m) ²)  = 3,34.10⁹N.


Pasos

1.-  Reducir el ejercicio. Resolver los ejercicios "menores" para poder realizar el ejercicio neto (No es necesario, es para no causar confusiones).

F= 8kg.²  / 0,160m.²= 3,34.10⁹N. 

2.- Terminar el ejercicio. Realizar la multiplicación de los dos resultados restantes.

F= 6.67. 10^–11 Nxm²/kg² X 50kg.²/m.²= 3,34.10⁹N. 

B-) Hallar la fuerza con que se atraen dos masas de 5,5.10²⁴ Kg. y 7,3.10²² Kg. separados por una distancia de 3,8. 10⁸ m.

Datos

F = ?

M1 =  5,5.10²⁴ Kg.

M2 =  7,3.10²² Kg.

d = 3,8. 10⁸ m.

G: 6.67. 10^–11 N*m²/kg²

 

Fórmula

 



 Solución  

F= 6.67.10^–11 Nxm²/kg² x ((5,5.10²⁴Kg. X 7,3.10²² Kg.) / (3,8. 10⁸m)²)  =  

F= 1,8545741.10⁵⁴N.

Pasos:

1.-  Reducir el ejercicio. Resolver los ejercicios "menores" para poder realizar el ejercicio neto (No es necesario, es para no causar confusiones).

F= 4,015. 10⁴⁷ kg. ² / 1,444. 10¹⁷ m.² = 2,780470914.10⁶⁴ kg.²/m.²

2.- Terminar el ejercicio. Realizar la multiplicación de los dos resultados restantes.

F= 6.67.10^–11 Nxm²/kg² x 2,780470914.10⁶⁴kg.²/m.²= 1,8545741.10⁵⁴ N.

C-) A continuación un ejercicio explicado en un video.

Ley de Gravitación Universal

Enunciado de La Ley de Gravitación Universal

"Todas las partículas en el espacio se ven atraídas entre sí por una fuerza que es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa."

 La ley de gravitación universal es una ley física clásica que describe la interacción gravitatoria entre distintos cuerpos con masa. En 1687, fue publicada en el libro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, donde establece por primera vez una relación cuantitativa (deducida empíricamente de la observación) de la fuerza con que se atraen dos objetos con masa; por Isaac Newton, que a continuación les explicara la ley mencionada anteriormente.

Newton dedujo que la fuerza con que se atraen dos cuerpos dependerá del valor de sus masas, y el cuadrado que las separa; por ejemplo, dos planetas “A” y “B” separados por una distancia “C”. Sí sustituimos el planeta “A” por otro del doble de su masa, la fuerza de atracción entre los dos planetas también aumentará el doble. Al igual que sí sustituimos al planeta “B” por otro del doble de su masa. Permitiéndonos obtener la siguiente fórmula:

Dónde: 

m1 = masa de uno de los cuerpo. 
m2 = masa del otro cuerpo. 
r = distancia que separa a los cuerpos. 
G = constante de gravitación Universal, que en el SI (Sistema Internacional) tiene el valor de: 6.67 x 10^-11 N*m²/kg² 

Clasificación de las Interacciones

Interacciones Gravitatorias

La interacción gravitatoria es la interacción consecuencia del campo gravitatorio, esto es, de la deformación del espacio por la existencia de materia. Su estudio comenzó con Newton , al proclamar su célebreley de gravitaciòn universal, siendo en la actualidad desarrolladas ideas sobre la misma a partir de la relatividad general de Einstein. 

Desde el punto de vista clásico, la interacción gravitatoria, es la fuerza atractiva que sufren dos objetos con masa. Esta fuerza es proporcional al producto de las masas de cada uno, e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias que los separa.

Interacciones Electromagnéticas

La interacción electromagnética es la interacción que ocurre entre las partículas con carga elóctrica. Desde un punto de vista macroscópico y fijado un observador, suele separarse en dos tipos de interacción, la interacción eléctrostática, que actúa sobre cuerpos cargados en reposo respecto al observador, y la interacción magnética, que actúa solamente sobre cargas en movimiento respecto al observador.

Interacciones Nucleares

La interacción nuclear es la influencia mútua, o "fuerza", que se ejercen las partículas constituyentes de los núcleos de los átomos. Y prefiero el término "influencia mútua" porque la definición de fuerza en mecánica cuántica es ligeramente diferente a lo que entendemos por fuerza en mecánica clásica o en mecánica relativista. 

La interacción nuclear sólo actua a distancias extremadamente cortas, del orden del tamaño de un núcleo de átomo, y es extraordinariamente fuerte, mucho más fuerte que cualquiera de la otras conocidas (electromagnética o gravitatoria). 

La interacción nuclear fuerte es la responsable de mantener unidos a los nucleones (protón y neutrón) que subsisten en el núcleo atómico, venciendo a la repulsión electromagnética entre los protones que poseen carga eléctrica del mismo signo (positiva) y haciendo que los neutrones, que no tienen carga eléctrica, permanezcan unidos entre sí y también a los protones.