1. Fuerzas de contacto y de campo
FUERZAS DE CONTACTO Las fuerzas de contacto son aquellas que se presentan debido a la
interaccin de 2o ms cuerpos. Entre ellas podemos enumerar: Fuerza normal, Fuerza de tensin,
Fuerza de peso, Fuerza de friccin o rozamiento, Fuerza elstica
Cuando hablamos de fuerza nos referimos fsicamente a una accin que se ejerce sobre un cuerpo
produciendo un determinado efecto. Esto puede resultar en una modificacin de su movimiento, si se
encuentra en ese estado, o de su aspecto fsico. Incluso, pueden producirse ambos efectos al mismo
tiempo. Todo depende de las caractersticas del objeto y de la magnitud de la fuerza que se le aplica.
Descomposicin de fuerzas en un plano inclinado
Clasificacin:
FUERZA De tensin
FUERZA NOrmal
FUERZA DE PESO
FUERZA DE FRICCION OROZAMIENTO
CLASIFICACION DE LAFUERZA DE FRICCION OROZAMIENTO
FUERZA DE FRICCION OROZAMIENTO ESTATICO
FUERZA DE FRICCION OROZAMIENTO SINETICO
FUERZA ELASTICA
y otras mas que se detallaran a continuacin junto con las enlistadas:
FUERZA DE CONTACTO : TENSION
T
TENSION CUERDATENSION CUERDATENSION MUSCULAR
LA TENSION ES UNA FUERZA QUE TIENDE A ESTIRAR ALOBJETO QUE LA EJERCE(CUERDA , FIBRA MUSCULAR)
T T
FUERZA DE CONTACTO : NORMAL(FN)
W=15N
FN
FN
30
=15N
=13N
W=15N
LA FUERZA NORMAL ES :UNA FUERZA PERPENDICULAR A LA SUPERFICIE DE CONTACTO ENTRE DOS CUERPOS PRODUCTO DE LA PRESION EN LA SUPERFICIE DE CONTACTO DE LOS CUERPOS.
FN
f friccion
W=20n
NORMAL COMO FUERZA ACELERADORA
=4n
ACELERACION
W=20n
=2m/s/s
FRICCION
Efectos positivoslocomocinestabilidad
traccin
Efectos negativosdesgaste
calentamientoresistencia
fuerza de resistenciaal movimiento
TRIBOLOGIA: ESTUDIO CIENTIFICO DE FRICCION
Friccinrodaje
Friccincintica
Friccinesttica
Friccinfluida
Es una fuerza compleja que solo admite una descripcin terica aproximadafriccion esttica max.> friccin cintica> friccin de rodaje> friccin fluidala friccin es una fuerza que en mayor o menor medida siempre est presente en todos los movimentos, sustrayendoles momentum
FRICCION FLUIDA: ROZAMIENTO CON AIRE
FRICCION CD
A
V
mg
velocidadterminal PESO 2D AVC2
1friccion ====
SI FRICCION= PESOSE ESTABILIZA EL MOMENTUM YSE MANTIENE VELOCIDAD
ILUSTRACION DE FRICCION FLUIDA: FRICCION DE AUTO CON AIRE
CD =.252
21 AVCfriccion D =
CD =.752
21 AVCfriccion D=
VELOCIDAD
FRICCION CINETICA O ESTATICA fuerza de contacto tangente a la superficie de contacto entre dos cuerpos cuya direccin
es opuesta a la velocidad actual o potencial de un cuerpo respecto al otro cuerpo
7.06.0
s
k========
W=20nN= 20nm=2kg
F fuerza neta v=0 v>0
aceleracin v=0 v>0
10 0 -2
0 -1
12 0 0
0 0
14 0 2
0 1
16 x 4
x 2
m
fFmasa
Fnetaa
========
friccin esttica friccin cintica
m=2kgg=10m/s/s
14n
=12n
16 x 4
x 2
N)min(F,fNf
ss
kk
=
=
FUERZA BOYANTE (FB)
FB FB
Fuerza contraria a la gravedad sobre todo cuerpo inmerso total o parcialmente en un fluido
FB
WfDescubrimiento de Arqumides:
desplazado fluido del pesoWF fB =
Wf
En consecuencia: un cuerpo flota (se hunde) en agua si su peso es menor(mayor) del peso del agua que desplaza.
La fuerza boyante surge de la presin del fluido en contacto con la superficie del cuerpo. Esta presin es independiente de la naturaleza,forma o tamao del cuerpo sumergido en el fluido.
FUERZA BOYANTE: FUERZA DE CONTACTO SUI GENERIS
Peso igual en aire
Peso desigual en aguasi corona est adulterada
FUERZA CONVECTIVA : FUERZA POR EXPULSION DE MASA
V*dt
dMF ==== = TASA DE EXPULSION* VELOCIDAD DE EXPULSION
V=5m/s
tasa= 2 kilogramos/seg
F
F= 2 kilogramos/seg*5 m/seg = 10 kilogramos-m/seg/seg= 10 newton
FMODELO NEWTONIANO DE SISTEMA ABIERTO CONFUERZAS CONVECTIVAS
Fexpulsion masa * velocidad de expulsion
FUERZA DE CAMPO El campo lo entendemos como una modificacin o perturbacin del espacio
producido por un cuerpo que acta sobre todos los objetos cercanos a l.
La tierra posee la propiedad de atraer todos los cuerpos cerca de ella hacia el centro por la fuerza de
gravedad, esta quiere decir que el centro de la tierra posee una fuerza de gravitacional.
CLASIFICACION DEFUERZA DE CAMPO: Las fuerzas de campo se puede clasificar como: Fuerza
electromagntica; Fuerza nuclear; Fuerza nuclear fuerte; Fuerza nuclear dbil
FUERZAELECTROMAGNETICA Es aquella que se da entre la interaccin de dos cuerpos y esta puede
ser magntica o elctrica. Un ejemplo de fuerza magntica cuando frotamos el peine y despus lo
acercamos a nuestro cabello.
Fuerza magntica
Cuando un conductor elctrico por el que pasa una corriente elctrica est sometido a un campo magntico, se observa sobre l una fuerza que es perpendicular a la corriente que circula y al propio campo magntico, como se ve sobre la figura
La frmula que permite calcular la fuerza que aparece es la siguiente
Se trata de un producto vectorial que da como resultado otro vector perpendicular a la corriente y al campo magntico como se ve en la figura.
FUERZA NUCLEAR: La fuerza nuclear es aquella que se da en el interior del tomo donde hay una
estabilidad del ncleo. Esta fuerza es electromagntica y de un alcanc ms corto.
Fuerza nuclear fuerte y Fuerza nuclear dbil :
Son fuerzas que afectan a las partculas elementales. Para poder estudiarlas es necesario utilizar
aceleradores de alta energa. Se reducen al mbito nuclear.
La intensidad real de las interacciones se expresa a travs de su constante de acoplamiento, que se
relaciona con la masa de la partcula de intercambio y el alcance de la interaccin.
En el concepto clsico hay una clara diferenciacin entre los campos y las partculas, pues son entidades
distintas. En la teora moderna, las segundas son manifestaciones de los primeros, es decir, las entidades
fundamentales son los campos, es decir, los valores que adquieren los campos en determinados puntos.
Ahora, en los lugares donde la intensidad del campo es mayor suponemos situadas a las partculas, o,
mejor dicho, decimos que es ms probable encontrar all a las partculas.
Fuerza nuclear fuerte:
- Fuerza en los ncleos atmicos, mucho ms intensa que la que ejerce la repulsin electrosttica entre
las cargas positivas, lo que permite que estas ltimas permanezcan unidas.
- Tiene como partcula mediadora el glun, que es una partcula sin masa, de spin igual a uno y es la
responsable de mantener unidos los quarks.
- Mantiene unidos los componentes de los ncleos atmicos
- Acta indistintamente entre dos nucleones cualesquiera, ya sean protones o neutrones.
- Tiene una constante de acoplamiento del orden de la unidad, por lo que es de mayor intensidad que
las restantes fuerzas (unas cien veces ms intensa que la interaccin electromagntica) con un alcance
que se reduce a una zona muy pequea del espacio de unos 10-15 m, que equivale a lo que mide el
ncleo atmico.
- A la distancia de 10-15
m. la fuerza nuclear se comporta como una fuerza atractiva, permitiendo que
cargas del mismo signo (los protones) se mantengan unidos.
- A una distancia menor, la fuerza se vuelve de carcter repulsivo, lo cual impide el colapso del
ncleo.
- Esta fuerza es la responsable de la aparicin de muones en colisiones de alta energa.
- La teora actual desarrollada por Yang y Mills, sobre este tipo de interaccin se llama cromodinmica
cuntica, desarrollada por analoga con la electrodinmica de Feynman y colaboradores.
En el esquema se muestra como un quark u rojo se convierte en un quark u azul y viceversa, mediante
un glun intermedio
Fuerza nuclear dbil.
- Las partculas mediadoras seran unos bosones dbiles cuya masa es distinta de cero, su spin es la
unidad.
- La baja constante de acoplamiento de la interaccin dbil se explica debido al alto valor de la masa
de los bosones W y Z, en torno a 510-14.
- Se trata de una fuerza mucho ms dbil y de ms corto alcance que la fuerza nuclear fuerte.
- Su alcance es del orden de los 10-18
m y su intensidad unas 10-9
veces menor que la fuerte nuclear
fuerte.
- Esta fuerza es la responsable de ciertos tipos de radiactividad natural, como puede ser la radiacin -,
en la que un neutrn del ncleo se desintegra, dando lugar a un protn y a la emisin de una partcula -
, que no es otra cosa ms que un electrn, y un antineutrino.
- El neutrino es el mejor ejemplo de las interacciones dbiles.
Bosones vectoriales W-, W
+ y Z
0,
El esquema siguiente representa una desintegracin b: un quark d se transforma en un quark u,
emitiendo un bosn vectorial W-, el cual se desintegra en un par electrn y antineutrino (para conservar
el nmero leptnico).
2. RESUMEN
La fuerza es un agente capaz de modificar la cantidad de movimientos o laforma de los cuerpos
materiales.
Existen dos fuerzas:
a) Fuerza de contacto: en donde dos cuerpos se tocan directamente.
Normal: perpendicular a la superficie y obedece a la ley de accin de newton.
Tensin: se realiza en cable y es aplicada a lo largo del cable. Presenta una fuerza normal en el
punto de unin del cable con una superficie slida.
Friccin: se presenta por el contacto de dos superficies que se deslizan entre s y siempre se
opone al movimiento de estas. La friccin es el resultado de asperezas de dos superficies.
Elstica: se da en los resortes y cualquier objeto que se deforme ante la presencia de una fuerza
externa para volver a tomar su forma inicial.
Torque: es la fuerza que genera un giro alrededor de su eje de rotacin debido a la accin de
una fuerza externa y dependiendo dela instancia del punto de apoyo.
b) Fuerza de campo: donde los cuerpos no se tocan entre s.
Gravitacional: es la fuerza que experimenta entre s los objetos con masa.
Electromagntica: en ella intervienen cargas elctricas en reposo y en movimiento, usando
para ello campos elctricos y magnticos y sus efectos sobre sustancias slidas, lquidas y
gaseosas.
Nuclear: tiene origen exclusivamente en el interior de los ncleos atmicos. Existen dos
fuerzas nucleares, la fuerza fuerte que acta sobre los nucleones y la fuerza dbil que acta
en el interior de los mismos.
Bibliografa [1] http://fundamentosfisicamoderna.blogspot.com/2012/07/fuerza-nuclear-fuerte-y-fuerza-
nuclear.html
[2] http://www.slideshare.net/maxzish/que-es-la-fuerza-y-su-clasificacion
[3] http://roble.pntic.mec.es/~jsaa0039/cucabot/felectromagnetica-intro.html
[4] http://www.juntadeandalucia.es/averroes/iesarroyo/fisica/particula.htm
Fuerzas de ContactoFuerzas de CampoResumen
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