Fuerza

La fuerza es la magnitud física que se manifiesta de manera lineal y representa la intensidad de intercambio entre dos partículas o cuerpos. Una fuerza es cualquier interacción, que cuando no se le opone, cambiará el movimiento de un objeto. Cualquier fuerza tiene magnitud y dirección, de manera que es una cantidad vectorial. En el sistema internacional de unidades se mide en Newtons (N).

Históricamente, las fuerzas se estudiaron de manera cuantitativa en condiciones de equilibrio estático, dónde múltiples fuerzas se cancelaban unas con otras. Estos experimentos demostraron que las fuerzas eran cantidades vectoriales aditivas.

Cuando dos fuerzas actuan sobre una partícula, la fuerza resultante o resultante o fuerza neta, se puede determinar por una suma de vectores. La magnitud de la resultante va a variar según la diferencia entre las magnitudes de las fuerzas aplicadas y el ángulo entre las líneas de aplicación.

Las fuerzas tambien pueden separarse en componentes independientes. Por ejemplo, una fuerza apuntando al noreste puede separarse en dos fuerzas: una apuntando al norte y otra apuntando al este. La suma de estos componentes es igual al vector de fuerza original.

El equilibrio ocurre cuando la fuerza resultante que actua sobre un cuerpo es cero. Es decir, la suma de los vectores de todas las fuerzas es cero.

Los objetos que se encuentran en reposo tienen una fuerza neta de cero actuando sobre ellos, que no significa que no exista alguna fuerza actuando sobre ellos, sólo que la suma de todas las fuerzas que están actuando sobre el sistema en estudio es cero. A este estado se le conoce como equilibrio estático.

El caso más simple de equilibrio estático ocurre cuando dos fuerzas de igual magnitud, pero con direcciones opuestas, actúan sobre un objeto. Por ejemplo, un objeto en una superficie plana es atraido hacia el centro de la tierra por la fuerza de gravedad. Al mismo tiempo, la superficie se resiste a la fuerza de gravedad con una fuerza en dirección opuesta y de igual magnitud llamada fuerza normal. La situación produce una fuerza resultante de cero, por lo que no hay aceleración.

Galileo describió lo que ahora conocemos como equilibrio dinámico al concluir que el movimiento a velocidad constante era completamente equivalente al reposo, al analizar las fuerzas. La definición es: cuando todas las fuerzas que actuan en un objeto están balanceadas (resultante igual a cero) pero aún se mueve a velocidad constante, el objeto se encuentra en equilibrio dinámico.

Un caso simple de equilibrio dinámico sucede cuando existe movimiento a velocidad constante a lo largo de una superficie con fricción cinética. En esta situación, una fuerza es aplicada en la dirección del movimiento mientras que la fuerza de fricción se opone exactamente a la fuerza aplicada. Esto resulta en una fuerza neta de cero, pero como el objeto inició a una velocidad distinta a cero, continua moviendose.