Fuerzas Mecánicas Especiales
¡Hola usuarios de Hive, reciban todos un cordial saludo! La publicación pasada estuvimos desarrollando el concepto de fuerza y como ejemplo hablamos sobre fuerzas eléctricas y gravitacionales, hoy comenzaremos el estudio detallado de las fuerzas mecánicas especiales.
Imagen realizada con la página web de diseño gráfico y composición de imágenes Canva
Galileo Galilei e Isaac Newton fueron los físicos que lograron separar el concepto de fuerza de tendencias, deseos y otros atributos. La acción recíproca entre dos o más objetos logra producir una fuerza recíproca entre los mismos, cuando la interacción desaparece, la fuerza entre ellos cesa, lo que se podría decir que, la fuerza solo se hace presente como consecuencia de una interacción. Las fuerzas entre los cuerpos se pueden clasificar en dos categorías:
- Fuerzas de contacto
- Fuerzas de acción a distancia
En esta oportunidad, describiremos las fuerzas mecánicas especiales entre las cuales están, el peso de un cuerpo, fuerzas elásticas, fuerza normal, fuerza tensión, fuerzas de fricción y coeficientes de rozamiento, fuerzas cohesión y adhesión.
Peso de un cuerpo
Por mucho tiempo algunas personas han pensado que el peso y la masa de un cuerpo son dos cosas iguales, pero la realidad es que se refiere a dos atributos distintos. La masa es una propiedad fundamental e inherente de un cuerpo particular que puede determinar su inercia, es decir, su resistencia a cambiar su estado de movimiento.
Mientras que el peso de un cuerpo es la fuerza gravitacional de atracción que un objeto celestial (en nuestro caso la tierra) ejerce sobre un cuerpo de determinada masa. El cuerpo que experimenta la caída adquiere una aceleración, la cual se le conoce como aceleración de la gravedad (g), la misma es una magnitud vectorial dirigida verticalmente hacia abajo.
El peso como es una fuerza también es una magnitud vectorial, el cual posee una dirección vertical y sentido hacia abajo.
Sabiendo que la segunda Ley de Newton es F = m.a y utilizamos como fuerza neta el peso de un cuerpo P, y como la aceleración que adquiere el cuerpo es la gravedad g, entonces el peso de un cuerpo de masa m es:
Veamos que la masa m del cuerpo no depende del valor de la aceleración de la gravedad, pero el peso si depende de éste.
El peso es una fuerza presente en todos los objetos que se encuentran en la tierra, incluyendo los que están sobre cualquier superficie bien sea horizontal o inclinado, como lo podemos observar en las imágenes a continuación.
Fuerza Normal
Cuando colocamos un objeto sobre una superficie horizontal, el cuerpo ejerce sobre la superficie una fuerza que comprime las moléculas del plano en contacto, deformándolo. De la misma manera, la superficie trata de recuperar su estado original mediante fuerzas elásticas que se les conoce como fuerzas de contacto normal. Dicha fuerza tiene una dirección perpendicular a la superficie de contacto.
Esta fuerza se representa con la letra N y Brett y Suárez (2000) la definen como “la fuerza normal entre dos superficies en contacto es la fuerza perpendicular que la superficie soporte ejerce sobre la superficie que se encuentra sobre ella”.
Fuerza de Tensión
Si tomamos un objeto de masa m y lo colgamos desde el techo con una cuerda, sobre dicho objeto actúa obviamente el peso dirigido hacia abajo, pero también actúa una fuerza que es la que conocemos como la tensión de la cuerda, la cual es considerada como la fuerza ejercida por una cuerda con masa despreciable e inextensible, sobre un cuerpo que está ligado a ella, en este caso la tensión está dirigida hacia arriba en sentido opuesto.
Por otra parte, si tenemos dos objetos unidos mediante una cuerda. Al aplicar una fuerza sobre el objeto A aparece una tensión entre el objeto A hacia el objeto B y en B aparece la misma tensión T la cual es originada por las moléculas de la cuerda.
Fuerzas elásticas
La elasticidad es una propiedad que tienen los cuerpos de recuperar su condición original una vez se les haya aplicado una fuerza externa. Todos los cuerpos son elásticos, unos en mayor grado que otros todo dependiendo de la estructura molecular interna del objeto y también de la fuerza externa que se le aplique.
A las fuerzas de restauración que se originan en la parte interna del material que son las que tratan de llevar el cuerpo a su estado original y que están aplicadas sobre el cuerpo que origina la deformación se llaman fuerzas elásticas. Si consideramos un resorte que en un extremo se encuentra sujeto en un soporte fijo y por el otro se encuentra libre, le ejercemos una fuerza externa (acción), inmediatamente aparecerá una (reacción) que se trata de una fuerza que el resorte ejerce sobre la fuerza externa y que está dirigida en sentido contrario a la deformación.
Esa fuerza de recuperación se le conoce como fuerza elástica recuperadora y la misma se puede calcular mediante la ley de Hooke la cual según Brett y Suárez (ob. cit) se define como “las fuerzas aplicadas sobre un cuerpo elástico son siempre proporcionales a las deformaciones que producen, mientras no se alcance el límite de elasticidad del material”. La ecuación viene dada por:
Donde el signo negativo nos indica que la fuerza proporcional al desplazamiento siempre es de sentido opuesto a él.
Fuerzas de Fricción
La fuerza de fricción o roce, es aquella que se origina sobre una superficie de contacto sobre dos cuerpos. Las mismas se dividen en dos tipos, fricción estática y fricción cinética. Para poder comprender un poco mejor estos aspectos, visualicemos un bloque se encuentra sobre un plano horizontal, si le aplicamos una fuerza externa F en dirección horizontal y sentido hacia la derecha, el bloque no se mueve, esto se debe a que existe una fuerza de sentido opuesto que la equilibra y se le conoce como fuerza de fricción estática (fs).
Por otra parte, si seguimos duplicando cada vez más la fuerza llegara un momento en el que podremos mover el bloque, esto ocurre cuando la fuerza de fricción retardadora es menor que la fuerza de fricción estática máxima, en este caso a la fuerza retardadora se le conoce como fuerza de fricción cinética (fk)
La magnitud de la de fs máxima y la de fk son proporcionales a la magnitud de la fuerza normal N que actúa sobre el bloque y presentan las siguientes leyes de fricción:
1- La fuerza de fricción estática fs entre dos superficies cualesquiera que están en contacto es opuesta a la fuerza aplicada 2- La fuerza de fricción cinética fk es opuesta a la dirección del movimiento 3- Los valores de los coeficientes de fricción dependen de la naturaleza de las superficies, pero independiente del área de contacto. Brett y Suárez (Ob. cit)
Fuerzas de cohesión y adhesión
En la naturaleza existe una fuerza encargada de que los cuerpos adquieran los tres estados fundamentales, ésta mantiene unidas las moléculas de un mismo cuerpo, se llama fuerza de cohesión. Cuando la fuerza entre las moléculas es muy grande el cuerpo adquiere un estado sólido, mientras que cuando no es muy grande adquieren el estado liquido y cuando la misma es casi nula se convierte en estado gaseoso.
Por último, tenemos la fuerza de adhesión la cual consiste en mantener unidas las moléculas de cuerpos diferentes, un ejemplo básico de ello es la tinta que se adhiere a una hoja de papel.
Con estas dos ultimas fuerzas culminamos el estudio de las fuerzas especiales y logrando observar que son varias las fuerzas que intervienen en una misma interaccion. Ya para despedirme espero que el tema sea del agrado de los lectores y una vez más los invito a dejar sus comentarios, opiniones y aportes significativos que ayuden a la ampliación del tema y que genere un debate crítico y enriquecedor para la satisfactoria divulgación del conocimiento científico.
"Locura es hacer lo mismo una y otra vez esperando obtener resultados diferentes". Albert Einstein
Brett, E & Suárez, W. (2000). Teoría y práctica de física. Caracas: Distribuidora escolar, S.A.
Figueroa, D. (2006). Dinámica. Caracas: Douglas Figueroa.
Nota: Todos los diagramas presentados en esta publicación son diseñados y editados por mi persona utilizando elementos e imagenes del programa Microsoft Power Point.
0
0
0.000
Wow! Me encantó este contenido y más por qué estudio ingeniería y me gustan estos temas. Saludos
Hola @graace14 me alegra que te guste el contenido, te invito seguir leyendo futuras publicaciones.
Gracias por leer y comentar
Completo, y muy bien trabajado el material que nos compartes. Felicitaciones @hannymarchan, más allá de la calidad académica de la publicación, los diagramas que presentas en esta publicación demuestran la dedicación que le imprimes a tus artículos. Saludos cordiales, nos seguimos leyendo.
Gracias por leer y comentar @lupafilotaxia los diagramas son de mucha importancia para comprender el tema
Has sido votado por
PROYECTO ENLACE
'Conectando Ideas y Comunidades'
PROYECTO ENLACE es un proyecto de curación de habla hispana enfocado en recompensar contenido de calidad y apoyar autores en su proceso de crecimiento en HIVE.
Creemos y apostamos por el futuro de esta gran plataforma, y estamos muy emocionados de poder hacerla crecer junto a esta comunidad. Así que te invitamos a usar nuestra etiqueta ENLACE y estar atento a todas las actividades que tenemos preparadas y que estaremos publicando en breve.
Te invitamos a participar en nuestro servidor de Discord: https://discord.gg/3S9y7BbWfS
Atentamente
EQUIPO ENLACE 2020
Gracias estimado @rbalzan por leer y comentar estas publicaciones, es grato saber que son apreciadas y fáciles de entender
Thanks for your contribution to the STEMsocial community. Feel free to join us on discord to get to know the rest of us!
Please consider supporting our funding proposal, approving our witness (@stem.witness) or delegating to the @stemsocial account (for some ROI).
Please consider using the STEMsocial app app and including @stemsocial as a beneficiary to get a stronger support.
Su post ha sido valorado por @ramonycajal
Congratulations @hannymarchan! You have completed the following achievement on the Hive blockchain and have been rewarded with new badge(s) :
You can view your badges on your board and compare yourself to others in the Ranking
If you no longer want to receive notifications, reply to this comment with the word
STOP