LA FUERZA COMO EXPLICACIÓN DE LOS CAMBIOS (EN EL MOVIMIENTO DE UN CUERPO Y EN SU ENERGÍA)

LA FUERZA COMO EXPLICACIÓN DE LOS CAMBIOS (EN EL MOVIMIENTO DE UN CUERPO Y EN SU ENERGÍA).

La fuerza es una magnitud física que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según una definición clásica, fuerza es toda causa agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los cuerpos materiales. No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o de energía.

La fuerza es una modelización matemática de intensidad de las interacciones, junto con la energía. Así por ejemplo la fuerza gravitacional es el jalón que se dan los cuerpos que tienen masa, el peso es el jalón que la tierra da a los objetos en las cercanías de su superficie, la fuerza elástica son los empujones o jalones que ejerce un resorte comprimido o estirado respectivamente, etc. 

En física hay dos tipos de ecuaciones de fuerza: las ecuaciones causales donde se especifica el origen del jalón o empujón: por ejemplo, la ley de la gravitación universal de Newton o la ley de Coulomb y las ecuaciones de los efectos.

Comúnmente nos referimos a la fuerza aplicada sobre un objeto sin tener en cuenta al otro objeto u objetos con los que está interactuando y que experimentarán, a su vez, otras fuerzas. Actualmente, cabe definir la fuerza como un ente físico-matemático, de carácter vectorial, asociado con la interacción del cuerpo con otros cuerpos que constituyen su entorno.

Las fuerzas pueden ser de dos tipos:

• Fuerza de contacto: Si los objetos que interactúan necesitan tocarse para observar el efecto de la fuerza, es decir, es el resultado del contacto físico entre el cuerpo y sus alrededores.
• Fuerza de campo: Si los objetos que interactúan no necesitan tocarse para ver el efecto de la fuerza, es decir, resulta de una acción a distancia entre el cuerpo y sus alrededores.

[pic 1]

Y también ahí los tipos de fuerza que son los siguientes:

• Fuerza de fricción: Es la fuerza que se opone al cambio de movimiento de los cuerpos, ejerciendo una resistencia a abandonar el estado de reposo, o de movimiento, como podemos percibirlo a la hora de echar a andar un objeto pesado al empujarlo.
• Fuerza gravitatoria: Es la fuerza que ejerce la masa de los cuerpos sobre los objetos cercanos, atrayéndolos hacia sí. Esta fuerza se hace notable cuando todos o alguno de los objetos que interactúan son muy masivos. El ejemplo por excelencia es el planeta Tierra y los objetos y seres que vivimos sobre su superficie; existe una fuerza de atracción gravitatoria entre ellos. 

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• Fuerza electromagnética: Es la fuerza tanto atractiva como repulsiva que se genera por la interacción de los campos electromagnéticos.
  

También puede hablarse de:

• Fuerza de contacto. Es la fuerza que se ejerce a partir del contacto físico directo entre un cuerpo y otro.
• Fuerza a distancia. Es la fuerza que puede ejercerse sin contacto físico alguno entre los cuerpos.

Según la mecánica relativista o einsteiniana:

• Fuerza gravitatoria. Es la fuerza que parece existir cuando los objetos masivos curvan el espacio–tiempo a su alrededor, obligando a los objetos más pequeños a desviar sus trayectorias y aproximarse hacia ellos.
• Fuerza electromagnética. Es la fuerza que ejercen los campos electromagnéticos sobre las partículas cargadas de la materia, siguiendo la expresión de la fuerza de Lorenz.

Según la mecánica cuántica:

• Fuerza gravitacional. Es la fuerza que ejerce una masa sobre la otra, siendo una fuerza débil, en un solo sentido (atractiva), pero eficaz a lo largo de grandes distancias.
• Fuerza electromagnética. Es la fuerza que afecta a las partículas eléctricamente cargadas y a los campos electromagnéticos que generan, siendo la fuerza que permite la unión molecular. Es más fuerte que la gravitatoria y posee dos sentidos (atracción-repulsión).
• Fuerza nuclear fuerte. Es la fuerza que mantiene los núcleos de los átomos estables, conservando juntos a neutrones y protones. Es más intensa que la electromagnética, pero tiene mucho menor rango.
• Fuerza nuclear débil. Es la fuerza responsable de la desintegración radiactiva, capaz de ejecutar cambios en la materia subatómica, con un alcance menor todavía que las fuerzas nucleares fuertes.
  Fuerza en mecánica newtoniana

En mecánica newtoniana la fuerza se puede definir tanto a partir de la aceleración y la masa, como a partir de la derivada temporal del momento lineal, ya que para velocidades pequeñas comparadas con la luz ambas definiciones coinciden:[pic 4]

En el caso de la estática, donde no existen aceleraciones, las fuerzas actuantes pueden deducirse de consideraciones de equilibrio.

Fuerzas gravitatorias entre dos partículas. En mecánica newtoniana la fuerza de atracción entre dos masas, cuyos centros de gravedad están lejos comparadas con las dimensiones del cuerpo viene dada por la ley de la gravitación universal de Newton:

Fuerzas internas y de contacto

FN representa la fuerza normal ejercida por el plano inclinado sobre el objeto situado sobre él. En los sólidos, el principio de exclusión de Pauli conduce junto con la conservación de la energía a que los átomos tengan sus electrones distribuidos en capas y tengan impenetrabilidad a pesar de estar vacíos en un 99%. La impenetrabilidad se deriva de que los átomos sean "extensos" por el principio de Pauli y que los electrones de las capas exteriores ejerzan fuerzas electrostáticas de repulsión que hacen que la materia sea macroscópicamente impenetrable. Lo anterior se traduce en que dos cuerpos puestos en "contacto" experimentarán superficialmente fuerzas resultantes normales (o aproximadamente normales) a la superficie que impedirán el solapamiento de las nubes electrónicas de ambos cuerpos.

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