Fuerza Se define como una causa externa que experimenta un cuerpo como resultado de la interacción con otro cuerpo. Siempre que dos objetos interactúan, se ejerce una fuerza sobre cada objeto.
En términos generales, empujar o tirar de un objeto se define como la fuerza. La fuerza es la experiencia de interacción del objeto debido al otro objeto. Generalmente, la fuerza aplicada a un objeto cambia su estado de reposo o movimiento y también agrega aceleración al objeto.
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Aprendamos más sobre la fuerza, su unidad y otros en detalle en este artículo.
¿Qué es la fuerza?
A empujar y jalar de un objeto se denominan fuerza en la ciencia. La fuerza se crea cuando dos cosas interactúan. La fuerza es una cantidad vectorial ya que tiene magnitud y dirección. La magnitud de una fuerza representa su fuerza. La fuerza también puede provocar un cambio en la dirección del cuerpo al que se aplica la fuerza.
Cualquier elemento externo que tiene tendencia a cambiar el estado de movimiento o reposo, cuando se aplica a un objeto se llama fuerza . La fuerza es simplemente empujar o tirar de un objeto como resultado de la interacción entre los dos objetos.
Una fuerza puede hacer que un objeto pase del reposo al movimiento o viceversa. Dos o más cosas deben interactuar entre sí para que se cree una fuerza. Por ejemplo, el viento aplica una fuerza cuando impulsa un velero a través del agua. También existe una fuerza cuando la gravedad tira una manzana hacia abajo. Las cosas pueden moverse, cambiar su velocidad o cambiar de forma en respuesta a fuerzas.
unidad de fuerza
- La fuerza es una cantidad vectorial, esto implica que tiene masa y magnitud. La fuerza que actúa sobre un objeto está representada por el símbolo F o
vec F . - La unidad de fuerza del SI es Newton (norte) . Lleva el nombre del famoso científico inglés Sir Issac Newton. La fuerza de 1 Newton se define como la fuerza necesaria para acelerar una masa de 1 kg a 1 m/s2en la dirección de la fuerza aplicada.
- En el sistema CGS, la unidad de fuerza es la dina.
Dimensiones de la fuerza
La fuerza se define como el producto de la masa por la aceleración del cuerpo. Entonces su fórmula dimensional es, [MLT-2].
Efectos de las fuerzas
A continuación se muestran los efectos de la fuerza con ejemplos:
- La fuerza puede cambiar la forma y el tamaño de un objeto. Ejemplo: en el modelado de arcilla, se utiliza la fuerza de las manos para cambiar la forma y el tamaño de la arcilla.
- La fuerza puede cambiar la dirección de un objeto. Ejemplo: un jugador de críquet golpea la pelota en la dirección deseada hacia sí mismo.
- La fuerza puede cambiar la velocidad de un objeto. Ejemplo: la fuerza de fricción de los frenos se utiliza para detener o desacelerar un vehículo en movimiento.
- La fuerza puede cambiar el estado de reposo o movimiento de un objeto. Ejemplo: una pelota de fútbol en reposo se mueve cuando se patea.
Entendamos los efectos de la fuerza y su ejemplo.
La fuerza puede cambiar la forma y el tamaño de un objeto.
La fuerza puede provocar un cambio de forma. Por ejemplo, al martillar una barra de hierro caliente, la fuerza ejercida por el martillo cambiará la forma del objeto, es decir, la barra de hierro se doblará.
La fuerza puede provocar un cambio de tamaño. Por ejemplo: al estirar una banda elástica, la fuerza ejercida al estirar una banda elástica provocará un aumento en el tamaño de la banda elástica.
La fuerza puede cambiar la dirección de un objeto.
La fuerza puede provocar un cambio de dirección. Por ejemplo: cuando pateas el balón, su dirección cambia.
La fuerza puede cambiar la velocidad de un objeto.
Cuando un bateador en juegos como el cricket y el béisbol golpea la pelota en movimiento con fuerza, provoca un aumento en la velocidad de la pelota. Además, la velocidad de la fuerza dependerá de la dirección en la que se aplique. Si aplicamos una fuerza en la dirección de un objeto en movimiento, provocará un aumento en la velocidad y cuando se aplica contra el objeto en movimiento, disminuirá la velocidad del objeto.
La fuerza puede cambiar el estado de reposo o movimiento de un objeto.
La fuerza provocará un cambio en el movimiento, por ejemplo, la fuerza ejercida por el motor del automóvil permitirá que el automóvil se mueva, mientras que la fuerza ejercida por el freno permitirá que el automóvil se detenga.
Fórmulas de fuerza
La fuerza se define por el producto de la masa y aceleración del objeto. Para un cuerpo con masa metro y la aceleración a la fuerza se puede calcular como,
F = en
dónde,
F es la fuerza aplicada,
metro es la masa de un objeto y
a es la aceleración del objeto.
También según Segunda ley del movimiento de Newton , la fuerza está dada por la tasa de cambio del impulso en el tiempo. Matemáticamente, se da como,
F=dfrac{ ext{d}vec p}{ ext{d}t} dónde,
ext{d}vec p es el cambio de impulso- dt es el cambio en el tiempo.
Pero el impulso
vec p = mvec v dónde
- m es la masa y
vec v es la velocidad del objeto.
Por tanto, la fuerza queda:
egin{aligned}F&=dfrac{ ext{d}(mvec v)}{ ext{d}t}&=mdfrac{ ext{d}vec v}{ ext{d}t}&=mvec aend{aligned}
Magnitud y dirección de la fuerza
Para mover un peso grande, el individuo debe tirarlo o empujarlo en la misma dirección. Cuando dos personas empujan o tiran de un peso en direcciones opuestas, la fuerza resultante es la suma de las dos fuerzas. La magnitud de una fuerza expresa su fuerza. Cuando se aplican fuerzas en dirección opuesta, el tamaño de la fuerza resultante se reduce.
Además, las fuerzas iguales y opuestas se cancelan, por lo que la fuerza resultante es cero. La fuerza ejercida sobre un objeto provoca un cambio de velocidad y un cambio de forma. Algunas fuerzas actúan sobre un objeto haciendo contacto con él, mientras que otras actúan sin hacer contacto con el objeto. Las fuerzas de tacto son fuerzas que actúan cuando un objeto entra en contacto con ellas.
Las fuerzas de contacto incluyen fuerzas musculares y fuerzas de fricción. Las fuerzas sin contacto son aquellas que pueden actuar sin entrar en contacto con un elemento. La fuerza gravitacional, la fuerza electromagnética, la fuerza electrostática y las fuerzas sin contacto son ejemplos de fuerzas.
Tipos de fuerza
Una Fuerza puede actuar sobre un objeto con o sin contacto. Por ejemplo, si está empujando o tirando de una puerta, entonces debe tener contacto con la puerta, mientras que si tiene una barra magnética puede atraer fácilmente clavos de hierro sin tener ningún contacto con el clavo. Entonces, en ciencia tenemos dos tipos de fuerzas, una es una fuerza de contacto y la otra es una fuerza de no contacto.
Veamos en detalle qué son con sus ejemplos.
Fuerza de contacto
Las fuerzas que se aplican a otros objetos sólo mediante el contacto físico se denominan fuerzas de contacto.
Ejemplos de fuerzas de contacto son las fuerzas musculares y de fricción.
fuerza muscular
La fuerza muscular es una fuerza de contacto en la que la fuerza la ejercen los músculos del cuerpo. Por ejemplo, saltar, patear, correr, caminar, trepar, levantar y empujar son fuerzas que ejercen nuestros músculos.
Fuerza de fricción
La fuerza de fricción es una fuerza de contacto que siempre se opone al estado de movimiento de un cuerpo sobre otro cuerpo. Por ejemplo, si dejamos de remar en una bicicleta, poco a poco ésta va frenando y se detiene tras recorrer cierta distancia.
Aprende más, Fuerza de fricción
Fuerza sin contacto
Las fuerzas que se aplican a otros objetos sin ningún contacto físico se denominan fuerzas sin contacto.
Ejemplos de fuerzas sin contacto son la fuerza magnética, la fuerza electrostática y la fuerza gravitacional. Ahora analicemos en detalle los tipos de fuerza sin contacto.
Fuerza magnética
La fuerza magnética es una fuerza sin contacto ejercida por un imán sobre cualquier otra sustancia magnética. Por ejemplo, si acercamos un imán a un clavo de hierro, el imán los atrae hacia él, ya que los imanes ejercen fuerza.
Fuerza electro-estática
Una fuerza electrostática es una fuerza sin contacto que puede ejercer un objeto cargado sobre otro objeto a distancia. Por ejemplo, cuando se frota un peine de plástico sobre el cabello seco, el peine cargado eléctricamente atrae un pequeño trozo de papel.
Fuerza gravitacional
La fuerza gravitacional es una fuerza sin contacto entre dos cuerpos que tienen cierta masa. Es una fuerza atractiva. La fuerza de atracción entre la Tierra y cualquier objeto se llama fuerza de gravedad.
Aprende más, Fuerza gravitacional
Línea de acción de una fuerza
Galileo utilizó experimentos para demostrar que cuando no actúa ninguna fuerza externa sobre un objeto, éste se mueve a velocidad constante. Pudo observar que la velocidad de una esfera aumenta a medida que rueda por un plano inclinado debido a la atracción gravitatoria que ejerce sobre ella.
La fuerza neta que actúa sobre un objeto es 0 cuando todas las fuerzas son iguales y están equilibradas. Sin embargo, una fuerza neta que actúa sobre un cuerpo puede cambiar la magnitud o la dirección de su velocidad si todas las fuerzas que actúan sobre él dan como resultado una fuerza desequilibrada, lo que indica que la fuerza desequilibrada puede acelerar el cuerpo. Por ejemplo, cuando un cuerpo se somete a varias fuerzas y se determina que está en reposo, podemos inferir que hay una fuerza neta cero que actúa sobre el cuerpo.
El línea de acción de una fuerza es el camino que sigue cuando ejerce su fuerza sobre un objeto. El punto de aplicación de la fuerza es el lugar donde ejerce su fuerza sobre un objeto. La fuerza de fricción es la fuerza que se opone al movimiento relativo entre las superficies de dos objetos en contacto y actúa a lo largo de las superficies.
Resumen
El resumen básico de la fuerza se puede entender con la ayuda de la tabla que se analiza a continuación.
| Símbolo | F, |
|---|---|
| Fórmula | F = ma O |
| Unidad | Newton, kg-2 |
| Escalador o vector | Cantidad vectorial |
| Dimensión | [MLT-2] |
Recursos Relacionados
- Fuerzas fundamentales
- Tipos de fuerzas
Ejemplos resueltos sobre fuerza
Ejemplo 1: Determinar la fuerza de un objeto con una masa igual a 500 kg y una aceleración de 60 m/s 2 .
Solución:
Dado,
Masa del objeto, m = 500 kg.
Aceleración, a = 60 m/s2
Según la fórmula de la fuerza,
F = en
Sustituyendo los valores dados,
F = 500 kg × 60 m/s2
= 3 × 10 4 norte
cuantos millones hay en mil millonesLa fuerza requerida es 3 × 104norte
Ejemplo 2: ¿Cuánta fuerza neta se requiere para acelerar hasta una caja de 20 kg a 5 m/s? 2 ?
Solución:
Dado,
Masa de la caja, m = 20 kg.
Aceleración de la caja, a = 5 m/s2
Según la fórmula de la fuerza,
F = en
Sustituyendo los valores dados,
F = 20 kg × 5 m/s2
= 100 norte
La fuerza requerida es 100 N
Ejemplo 3: Encuentre la aceleración del objeto si la fuerza aplicada es de 250 N y la masa del objeto es de 50 kg.
Solución:
Dado
La fuerza aplicada es de 250 N.
Masa del objeto, m = 50 kg
Aceleración del objeto, a =?
Según la fórmula de la fuerza,
F = en
Sustituyendo los valores dados,
250 = 50 kg × un
a = 250/50
= 5 m/s 2
Por tanto, la aceleración del objeto es 5 m/s 2
Ejemplo 4: Encuentre la masa del objeto si la fuerza aplicada es de 220 N y la aceleración del objeto es de 15 m/s 2 .
Solución:
Dado
La fuerza aplicada es 225 N.
Masa del objeto, m =?
Aceleración del objeto, a = 15 m/s2
Según la fórmula de la fuerza,
F = en
Sustituyendo los valores dados,
225 = m × 15
metro = 225/15
= 15 kilogramos
Por tanto, la masa del objeto es 15 kilogramos
Preguntas frecuentes sobre la fuerza
P1: ¿Qué es la fuerza?
Respuesta:
Empujar o tirar de un objeto se define como la fuerza. La fuerza es la interacción entre dos objetos que tienden a cambiar el estado del objeto.
P2: ¿Cuál es la unidad de fuerza SI?
Respuesta:
La unidad SI de Fuerza es Newton. Un Newton se define como la fuerza aplicada cuando un objeto de un kg acelera con 1 m/s2
P3: ¿Qué fuerza es la fricción?
Respuesta:
La fricción es una fuerza de contacto que actúa sólo cuando dos objetos están en contacto entre sí. Es una fuerza opuesta, es decir, siempre se opone al movimiento del objeto.
P4: ¿Qué ¿Puede la fuerza hacer?
Respuesta:
La fuerza puede hacer varias cosas como,
- La fuerza puede cambiar la dirección del objeto.
- La fuerza puede cambiar el estado de reposo o movimiento.
- La fuerza puede cambiar la velocidad del objeto.
- La fuerza puede cambiar la forma y el tamaño del objeto.
P5: ¿Cuántos tipos de fuerzas existen en función de la interacción?
Respuesta:
Sobre la base de la interacción entre dos objetos, la fuerza se puede clasificar en dos categorías,
- Fuerza de contacto
- Fuerza sin contacto
P6: ¿Cuál es la fuerza más débil de la naturaleza?
Respuesta:
Entre todas las fuerzas fundamentales, la fuerza gravitacional es la fuerza más débil y también se considera la fuerza más débil de la naturaleza.
P7: ¿Es la fuerza una cantidad escalar?
Respuesta:
La fuerza no es una cantidad escalar. Ya que tiene dirección y magnitud. Por tanto, la fuerza es una cantidad vectorial.
P8: Una manzana cae de un árbol, ¿qué fuerza es la responsable de estos fenómenos?
Respuesta:
La fuerza de gravedad es la responsable de la caída de la manzana. La Fuerza de gravedad es la fuerza de atracción entre la tierra y cualquier objeto.