1. Sistema de referencia inercial
Un sistema de referencia, es un lugar donde un observador puede realizar medidas como la velocidad, aceleración, etc.
Nota: Por inercial se entiende que el observador esta quieto o en reposo, pero si este observador llegara a moverse deberá hacerlo a velocidad constante.
2. La primera ley de Newton y el concepto de fuerza
Esto propuso Sir Isaac Newton en 1687 en su obra: Philosophiæ naturalis principia mathematica (Latín: Principios matemáticos de la filosofía natural. Entiendo es un titulo complicado.
Esto propuso Sir Isaac Newton en 1687 en su obra: Philosophiæ naturalis principia mathematica (Latín: Principios matemáticos de la filosofía natural. Entiendo es un titulo complicado.
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.
La formulación original en latín de Newton de esta ley fue:
Explicación:Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus illud a viribus impressis cogitur statum suum mutare.
Hace referencia al estado de un cuerpo que puede ser alterado. por decir un cuerpo o una partícula x puede estar quieto o en movimiento (velocidad constante), salvo que alguien le quiera cambiar de estado, tal vez aplicando una fuerza. Pero naturalmente su estado es estar en reposo.
Reforcemos lo dicho con un ejemplo: una mesa de billar, agarro una bola y la pongo en la mesa, esta quedará quieta (Todo cuerpo persevera en su estado de reposo), ahora se me ocurre aplicarle una fuerza, imaginemos que la mesa es lisa, la bola tendrá velocidad constante (movimiento uniforme y rectilíneo), entonces tenemos dos casos o la bola esta quieta o se mueve con velocidad constante, A no ser que yo quiera cambiar su estado, si estaba quieta le aplique una fuerza y si estaba en movimiento y quiero detenerla también debo aplicar una fuerza(a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él.).
Reforcemos lo dicho con un ejemplo: una mesa de billar, agarro una bola y la pongo en la mesa, esta quedará quieta (Todo cuerpo persevera en su estado de reposo), ahora se me ocurre aplicarle una fuerza, imaginemos que la mesa es lisa, la bola tendrá velocidad constante (movimiento uniforme y rectilíneo), entonces tenemos dos casos o la bola esta quieta o se mueve con velocidad constante, A no ser que yo quiera cambiar su estado, si estaba quieta le aplique una fuerza y si estaba en movimiento y quiero detenerla también debo aplicar una fuerza(a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él.).
Fuerza: Digamos que es todo ente (no vemos la fuerza pero sabemos que existe) capaz de producir o no cambios en un cuerpo. Imaginemos un bloque pesado que quisiéramos mover, para esto deberíamos aplicar una fuerza, si esta fuerza es grande la moverá si es pequeña por mas que exista la fuerza, esta no será suficiente para cambiar el estado del bloque.
Importante: Fuerza es una magnitud vectorial por tanto tiene modulo, dirección y sentido, también se considera el punto de aplicación de la misma. Se le conoce a estos como características de la Fuerza.
La unidades de medida de la Fuerza en el Sistema Internacional de Medidas, es el Newton (N). 1N=1Kg.m/s2.
Importante: Fuerza es una magnitud vectorial por tanto tiene modulo, dirección y sentido, también se considera el punto de aplicación de la misma. Se le conoce a estos como características de la Fuerza.
La unidades de medida de la Fuerza en el Sistema Internacional de Medidas, es el Newton (N). 1N=1Kg.m/s2.
3. Fuerzas básicas ó fundamentales de la naturaleza
a) Fuerza de la gravedad : Actúan sobre todas las partículas cercanas a la superficie de la tierra.
b)Fuerza Electromagnética: Se produce sobre todas las partículas con cargas eléctricas.
c)Fuerza Nuclear fuerte: Presente, en el enlace entre protones y neutrones dentro del núcleo.
d) Fuerza Nuclear débil: Permite por ejemplo la desintegración de espontánea de ciertos núcleos radioactivos.
a) Fuerza de la gravedad : Actúan sobre todas las partículas cercanas a la superficie de la tierra.
b)Fuerza Electromagnética: Se produce sobre todas las partículas con cargas eléctricas.
c)Fuerza Nuclear fuerte: Presente, en el enlace entre protones y neutrones dentro del núcleo.
d) Fuerza Nuclear débil: Permite por ejemplo la desintegración de espontánea de ciertos núcleos radioactivos.
Clasificación de las fuerzas
Las fuerzas se pueden clasificar según su punto de aplicación y el tiempo duración de dicha aplicación.
Según su punto de aplicación:
a) Fuerzas de contacto: Estas fuerzas que aparecen cuando dos cuerpos estan en contacto el uno con el otro o interactuan entre si. Por ejemplo aparecen cuando dos cuerpos chocan, o cuando un futbolista le dá un puntapié al balón o se jala una cuerda o se estira algo, etc.
b) Fuerzas a distancia: Esta fuerza aparece en cuerpos que están alejados, así es.
Ejemplo: Si pones dos manzanas a cierta distancia la una de la otra en tu mesa y esperas 20000 años, luego veras que estarán mas cerca la una con la otra. Otro ejemplo lo representa los imanes, que atraen a todo metal que se encuentre cerca a ellos.
Ejemplo: Si pones dos manzanas a cierta distancia la una de la otra en tu mesa y esperas 20000 años, luego veras que estarán mas cerca la una con la otra. Otro ejemplo lo representa los imanes, que atraen a todo metal que se encuentre cerca a ellos.
Según el tiempo actúa la fuerza:
a) Fuerzas impulsivas: Aparecen y son de muy corta duración, por ejemplo: un bataso de béisbol.
b) Fuerzas de larga duración: Permanecen mayor tiempo.
Por ejemplo, el peso producto de la fuerza de la gravedad que ejerce la Tierra. La fuerza que ejerce una cuerda que sostiene a un alpinista, durará todo el tiempo que el alpinista este colgado de esta cuerda. Asimismo, las fuerzas que actúan sobre un cuerpo pueden ser externas o internas.
a) Fuerzas externas: son ejercidas por fuerzas externas a un sistema.
b) Fuerzas internas: son ejercidas dentro del sistema.
4. Principio de superposición o suma
Hace referencia a que las fuerzas se pueden superponer, osea sumar. y así obtener un nuevo vector fuerza resultado de la suma de dos o mas vectores, también si tenemos una fuerza cualesquiera esta se puede descomponer muchas partes (porciones de vectores).
Hace referencia a que las fuerzas se pueden superponer, osea sumar. y así obtener un nuevo vector fuerza resultado de la suma de dos o mas vectores, también si tenemos una fuerza cualesquiera esta se puede descomponer muchas partes (porciones de vectores).
5. Fuerzas y equilibrio de una partícula
Las suma de todas las fuerzas para que una partícula este en equilibrio, deben sumar cero. Veamos para que una partícula esté en equilibrio debe cumplir con dos condiciones fundamentales:
1) La sumatoria de todas las fuerzas aplicadas a la partícula debe ser cero.
2) La sumatoria de todos los torques aplicadas a la partícula debe ser también cero.
Este último asegura que la partícula no rote sobre algún eje, garantizando así su condición de equilibrio.
Las suma de todas las fuerzas para que una partícula este en equilibrio, deben sumar cero. Veamos para que una partícula esté en equilibrio debe cumplir con dos condiciones fundamentales:
1) La sumatoria de todas las fuerzas aplicadas a la partícula debe ser cero.
2) La sumatoria de todos los torques aplicadas a la partícula debe ser también cero.
Este último asegura que la partícula no rote sobre algún eje, garantizando así su condición de equilibrio.
6. Tercera ley de Newton
Se refiera a la ley de acción y reacción, a toda acción una reacción igual pero en sentido contrario. Por decir si aplicamos una fuerza a una pared, le aplicamos una fuerza y esta reaccionando con una fuerza de igual magnitud y de sentido contrario.
Se refiera a la ley de acción y reacción, a toda acción una reacción igual pero en sentido contrario. Por decir si aplicamos una fuerza a una pared, le aplicamos una fuerza y esta reaccionando con una fuerza de igual magnitud y de sentido contrario.
7. Diagrama de cuerpo libre
Mediante este diagrama se grafican todas las fuerzas en un sistema, para aplicar las leyes de equilibrio ya sean estático o cinético.
Mediante este diagrama se grafican todas las fuerzas en un sistema, para aplicar las leyes de equilibrio ya sean estático o cinético.
8. Concepto de cuerpo rígido
Un cuerpo rígido se define como aquel que no sufre deformaciones por efecto de fuerzas externas, es decir un sistema de partículas cuyas posiciones relativas no cambian. Sin embargo, las estructuras y máquinas reales nunca son absolutamente rígidas y se deforman bajo la acción de cargas que actúan sobre ellas.
Un cuerpo rígido se define como aquel que no sufre deformaciones por efecto de fuerzas externas, es decir un sistema de partículas cuyas posiciones relativas no cambian. Sin embargo, las estructuras y máquinas reales nunca son absolutamente rígidas y se deforman bajo la acción de cargas que actúan sobre ellas.
Un cuerpo rígido es aquel que no sufre deformaciones al estar en contacto con fuerzas externas, digamos su estructura o su forma no se altera, esto se debe a que la distribución de sus partículas permanece constante, osea la distancia entre ellas. Aunque en la vida real no es tan cierto que un cuerpo pueda ser totalmente rígido porque de alguna forma existe alguna fuerza que podría deformarla.
Ejemplo: veamos dos cuerpos, una canica y un globo inflado. la canica se podría considerar un cuerpo rígido, sin embargo al globo inflado como un cuerpo no rígido, porque si aplicamos una fuerza este se deformará.
Ejemplo: veamos dos cuerpos, una canica y un globo inflado. la canica se podría considerar un cuerpo rígido, sin embargo al globo inflado como un cuerpo no rígido, porque si aplicamos una fuerza este se deformará.
Generalmente para el estudio de los diversos sistemas se asume que las fuerzas no deforman los cuerpos, porque se analiza los movimiento de los objetos mas no la fuerzas externas que puedan deformarlos.
9. Momento (torque) de una fuerza y equilibrio de cuerpo rígido
El torque es una magnitud vectorial, resultado de aplicar una fuerza a cierta distancia de un punto. Esta fuerza y la distancia deben ser perpendiculares.
El torque es una magnitud vectorial, resultado de aplicar una fuerza a cierta distancia de un punto. Esta fuerza y la distancia deben ser perpendiculares.
10. Máquinas simples
Una máquina simple es un artefacto mecánico que transforma un movimiento en otro diferente, valiéndose de la fuerza recibida para entregar otra de magnitud, dirección o longitud de desplazamiento distintos a la de la acción aplicada.
En una máquina simple se cumple la ley de la conservación de la energía: (la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma). La fuerza aplicada, multiplicada por la distancia aplicada (trabajo aplicado), será igual a la fuerza resultante multiplicada por la distancia resultante (trabajo resultante). Una máquina simple, ni crea ni destruye trabajo mecánico, sólo transforma algunas de sus características.
Máquinas simples son: la palanca, las poleas, el plano inclinado, la cuña, etc. No se debe confundir una máquina simple con elementos de máquinas, mecanismos o sistema de control o regulación de otra fuente de energía.
Fuente:Wikipedia.
Una máquina simple es un artefacto mecánico que transforma un movimiento en otro diferente, valiéndose de la fuerza recibida para entregar otra de magnitud, dirección o longitud de desplazamiento distintos a la de la acción aplicada.
En una máquina simple se cumple la ley de la conservación de la energía: (la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma). La fuerza aplicada, multiplicada por la distancia aplicada (trabajo aplicado), será igual a la fuerza resultante multiplicada por la distancia resultante (trabajo resultante). Una máquina simple, ni crea ni destruye trabajo mecánico, sólo transforma algunas de sus características.
Máquinas simples son: la palanca, las poleas, el plano inclinado, la cuña, etc. No se debe confundir una máquina simple con elementos de máquinas, mecanismos o sistema de control o regulación de otra fuente de energía.
Fuente:Wikipedia.
11. Fuerza de fricción o de rozamiento
Es la fuerza que se origina por la rugosidad de un material, por ciertas imperfecciones en la superficie de este, y esta aparece cuando entra en contacto con otro cuerpo. En principio esta fuerza se opone al deslizamiento.
Es la fuerza que se origina por la rugosidad de un material, por ciertas imperfecciones en la superficie de este, y esta aparece cuando entra en contacto con otro cuerpo. En principio esta fuerza se opone al deslizamiento.
Tipos de fricción
Existen dos tipos de rozamiento o fricción, la fricción estática (FE) y la fricción cinética (FD). El primero es la resistencia que se debe superar para poner en movimiento un cuerpo con respecto a otro que se encuentra en contacto. El segundo, es la resistencia, de magnitud considerada constante, que se opone al movimiento pero una vez que éste ya comenzó. En resumen, lo que diferencia a un roce con el otro, es que el estático actúa cuando los cuerpos están en reposo relativo en tanto que el dinámico lo hace cuando ya están en movimiento.
12. Fuerza normal
La fuerza normal 
(o N) se define como esa fuerza que ejerce una superficie sobre un cuerpo apoyado sobre la misma. Ésta es de igual magnitud y dirección, pero de sentido contrario a la fuerza ejercida por el cuerpo sobre la superficie. Cuando un cuerpo está apoyado sobre una superficie, ejerce una fuerza sobre ella cuya dirección es perpendicular a la superficie. De acuerdo con Cuando la fuerza actuante es el peso, y la superficie es un plano inclinado que forma un ángulo α con la horizontal, la fuerza normal se encuentra multiplicando la masa por g, la gravedad.
(o N) se define como esa fuerza que ejerce una superficie sobre un cuerpo apoyado sobre la misma. Ésta es de igual magnitud y dirección, pero de sentido contrario a la fuerza ejercida por el cuerpo sobre la superficie. Cuando un cuerpo está apoyado sobre una superficie, ejerce una fuerza sobre ella cuya dirección es perpendicular a la superficie. De acuerdo con Cuando la fuerza actuante es el peso, y la superficie es un plano inclinado que forma un ángulo α con la horizontal, la fuerza normal se encuentra multiplicando la masa por g, la gravedad.
13. Fuerza de tensión
Esta aparece cuando se trata de estirar una cuerda, dependiendo del tipo de cuerda y el material, la tensión puede ser mayor, por decir una soga de lana ofrece menos fuerza de tensión que una cuerda de Nilon.
14. Segunda ley de Newton
Toda fuerza aplicada a un cuerpo (si esta es capaz de moverlo), dicha fuerza será proporcional a la aceleración adquirida por el cuerpo.
Toda fuerza aplicada a un cuerpo (si esta es capaz de moverlo), dicha fuerza será proporcional a la aceleración adquirida por el cuerpo.
15. Masa y peso
La masa es lo que pesas en una balanza, es una magnitud escalar. Mientras que el peso es la fuerza gravitatoria que genera la tierra a todos los cuerpos que se encuentran cerca a su superficie, es por eso que si soltamos un cuerpo a cierta altura esta caerá hacia la tierra producto de la Fuerza de Gravedad (Peso) que siempre apunta hacia la tierra (Hacia abajo), entonces el peso es una magnitud vectorial porque tiene dirección y sentido. Para calcular su valor o magnitud de cierto cuerpo este sera su masa por la gravedad (9.81 m/s2).
La masa es lo que pesas en una balanza, es una magnitud escalar. Mientras que el peso es la fuerza gravitatoria que genera la tierra a todos los cuerpos que se encuentran cerca a su superficie, es por eso que si soltamos un cuerpo a cierta altura esta caerá hacia la tierra producto de la Fuerza de Gravedad (Peso) que siempre apunta hacia la tierra (Hacia abajo), entonces el peso es una magnitud vectorial porque tiene dirección y sentido. Para calcular su valor o magnitud de cierto cuerpo este sera su masa por la gravedad (9.81 m/s2).
Ejemplo: Si un cuerpo tiene una masa de 10 Kg, su peso sera :
P=mxg=10 Kg x 9.81 m/s2=98.1 N (Newton).
Masa Inercial: Es Una cualidad que tiene la materia, por la cual ofrece dificultad para ser cambiada de lugar, la masa inercial es una medida de la resistencia de una masa al cambio de velocidad. lo inercial hace referencia a que una masa tiende a estar en reposo hasta que alguna fuerza actúe sobre ella.
16. Aplicaciones de la segunda ley de Newton
Las aplicaciones de la segunda ley de Newton son innumerables y se pueden encontrar en multitud de campos de estudio, tales como la medicina, la zoología, la geología, la física, la química o la ingeniería.
En el ámbito de la medicina y especialmente en traumatología, la segunda ley de Newton puede llegar a ser muy útil para conocer las fuerzas a las que sometemos a nuestros huesos. Por ejemplo, cuando recibimos un golpe en un hueso, éste es sometido a una aceleración, que es consecuencia directa de la fuerza del golpe. Si dicha fuerza supera un determinado valor, el hueso podría fracturarse. En este caso, medimos la aceleración del hueso durante el golpe y luego calculamos la fuerza que la provoca mediante la segunda ley de Newton para ver lo cerca que hemos estado de la fractura.
En zoología, la fuerza del mordisco de un animal se determina a partir de la medición de la aceleración que sufre un objeto que se pone en la boca del animal para que lo muerda. Y de esta forma, la segunda ley de Newton nos ayuda después a calcular la fuerza que ha ejercido el mordisco sobre el objeto.
Otro ejemplo muy ilustrativo es el del movimiento de un coche. Conociendo la fuerza que el motor ejerce sobre el coche para que avance podemos averiguar el valor de la aceleración del propio coche a través de la segunda ley de Newton.
Podríamos seguir enumerando múltiples aplicaciones de esta ley, como el movimiento de los planetas en órbitas, el consumo de gasolina de un coche debido a su resistencia al paso del aire y otras. Pero lo que sí queda demostrado es que su campo de aplicabilidad es extenso y su utilidad es incalculable.
Fuente: QueAprendemosHoy
Fuente: QueAprendemosHoy
17. Fuerzas en el movimiento circular: tangencial y centrípeta
La fuerza Tangencial es tangente a la trayectoria del movimiento circular.
La fuerza Centrípeda siempre apunta al centro del movimiento circular.
18. Ley de Hooke
Ley de Hooke para los resortes
18. Ley de Hooke
También conocida como ley de elasticidad, establece que el alargamiento que experimenta un material elástico (una liga o un resorte) es directamente proporcional a la fuerza aplicada 
:. Quiere decir que para alargar mas un resorte (si fuera el caso), necesitamos mayor fuerza.
:. Quiere decir que para alargar mas un resorte (si fuera el caso), necesitamos mayor fuerza.Ley de Hooke para los resortes
La ley de Hooke describe cuanto se alargará un resorte bajo una cierta fuerza. La forma más común de representar la Ley de Hooke es mediante la ecuación del muelle o resorte, donde se relaciona la fuerza ejercida en el resorte con la elongación o alargamiento x producido:
ejercida en el resorte con la elongación o alargamiento x producido:Fk=- K x (Ecuación de la ley de Hooke)
donde 
se llama constante elástica del resorte y x es su elongación o variación de su longitud. El signo menos es porque siempre esta fuerza elástica es contraria al movimiento.
se llama constante elástica del resorte y x es su elongación o variación de su longitud. El signo menos es porque siempre esta fuerza elástica es contraria al movimiento.
Dos ejemplos pueden ser un resorte siendo estirado por una fuerza F, este resorte genera una fuerza en sentido contrario que se opone a ser deformado (La famosa Fuerza elástica de Hooke).
Otro ejemplo lo podemos ver cuando las persona realizan puenting, se lanzan desde u puente atados a una soga elástica, es necesario saber cuanto se estira esa cuerda debido al peso de la persona, porque si se estira mas de lo necesario alguien podría salir lastimado.
Demostrando la ley de Hooke
Se sabe si una magnitud es proporcional a otra A es proporcional a B, también se puede escribir: A=mB, donde m es una constante cualquiera.Para nuestro caso A=Fz, B=x, y m=K. Nos quedaría Fk=- K x , las unidades en Newton (unidades de fuerza).
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