Tipos de fuerza
¿Qué es la fuerza?
En física, una fuerza es cualquier interacción que, cuando no tiene oposición, cambia el movimiento de un objeto. Una fuerza puede hacer que un objeto con masa cambie su velocidad (lo que incluye comenzar a moverse desde su estado de reposo), es decir, acelerar. La fuerza también se puede describir intuitivamente como un empuje o un tirón.
Existen diferentes tipos de fuerzas, algunas son las fuerzas de contacto como lo son la fricción, la tensión, la resistencia del aire, etc., mientras que algunas son fuerzas sin contacto como lo son la fuerza gravitatoria, la fuerza eléctrica, la fuerza magnética y la fuerza nuclear.
Clasificación de los diferentes tipos de fuerza
Básicamente podemos clasificar la fuerza en cuatro tipos:
- Fuerza equilibrada
- Fuerza desequilibrada
- Fuerzas de contacto
- Fuerzas de no contacto
Fuerza Equilibrada
La fuerza se puede dividir ampliamente en 2 categorías:
- Fuerza equilibrada
- Fuerza desequilibrada
La Fuerza Equilibrada
Es tipo de fuerza que se aplica cuando dos fuerzas iguales y opuestas en un cuerpo en dos direcciones exactamente opuestas.
Podemos decir que cuando algún objeto no se mueve, las fuerzas equilibradas actúan sobre ese cuerpo. Cuando las fuerzas iguales y opuestas actúan sobre un cuerpo, y el cuerpo no se mueve, entonces se dice que el cuerpo está en equilibrio.
Ejemplos de fuerza equilibrada
- Balón de fútbol tumbado en el suelo.
- Un helicóptero colocado en el aire: el peso del helicóptero que actúa hacia abajo y el empuje hacia arriba del motor del helicóptero son las dos fuerzas que actúan sobre el helicóptero. El helicóptero permanecerá de manera recta cuando estas dos fuerzas sean iguales en magnitud pero actúen en direcciones opuestas.
La Fuerza Desequilibrada
Sabemos que cuando dejamos de pedalear una bicicleta, la velocidad de la bicicleta disminuye debido a la fricción, que es la única fuerza que actúa contra la bicicleta. Por lo tanto, si las fuerzas que actúan sobre un cuerpo producen algún cambio en el estado de reposo o movimiento, entonces se dice que las fuerzas están desequilibradas. Una fuerza desequilibrada que actúa sobre un objeto cambia su velocidad o dirección. El resultado de fuerzas desequilibradas siempre es mayor que cero.
Ejemplos de fuerza desequilibrada
- Supongamos que el balón de fútbol, que estaba en reposo, ahora recibe una patada de un jugador, lo que significa que se ejerce una fuerza externa para alterar las fuerzas equilibradas. Por lo tanto, en esta situación, la pelota está bajo un sistema de fuerza desequilibrada y la fuerza desequilibrada pone la pelota en movimiento. Por lo tanto, es una fuerza desequilibrada que cambia el estado de reposo o movimiento de un objeto.
- De manera similar, en el caso del helicóptero, la fuerza desequilibrada puede crearse de dos maneras: el impulso del motor hacia arriba puede reducirse de modo que solo una parte del peso del helicóptero se equilibre con este empuje y la parte restante del peso del helicóptero se convierte en una fuerza desequilibrada y que influirá en el helicóptero para moverse hacia el suelo.
Fuerza de Contacto
Como su nombre indica, las fuerzas de contacto son fuerzas que se ejercen sobre los objetos por contacto directo. Las fuerzas que actúan sobre los cuerpos cuando están en contacto real se llaman fuerzas de contacto.
Las siguientes fuerzas están bajo las Fuerzas de Contacto.
- Fuerza aplicada
- Fuerza de fricción
- Fuerza de resistencia del aire
- Fuerza de resorte
- Fuerza de tensión
- Fuerza normal
- Fuerza aplicada. Esla fuerza que se aplica a un objeto por otro objeto. Una persona que empuja su auto es un ejemplo de fuerza aplicada. Cuando la persona empuja el automóvil, entonces hay una fuerza aplicada que actúa sobre el automóvil. La fuerza aplicada es la fuerza ejercida sobre el automóvil por la persona.
- Fuerza de fricción. Es el resultado de dos superficies que se presionan estrechamente juntas. Esto causa fuerzas de atracción intermoleculares entre las moléculas de diferentes superficies que producen fricción. Las fuerzas de fricción dependen de la naturaleza de las superficies. Cuanto más áspera sea la superficie, mayor será la fuerza de fricción.
- Fuerza de resistencia del aire. Es la fuerza que actúa sobre los objetos mientras viajan por el aire. Esta fuerza se opone al movimiento del objeto en el aire.
Ejemplo: un paracaidista que se zambulle en el cielo. - Fuerza de resorte.Es la fuerza ejercida por un resorte comprimido o estirado sobre cualquier objeto que esté unido a él. Aquí la magnitud de la fuerza del resorte es directamente proporcional a la cantidad de estiramiento o compresión del resorte.
- Fuerza de tensión. Es la fuerza que se transmite a través de una cuerda, soga o cable. La fuerza de tensión se dirige a lo largo del cable. Esta fuerza tira los objetos por igual en los extremos opuestos del cable.
- Fuerza normal. También llamada fuerza de soporte. Si un objeto descansa sobre una mesa, la mesa ejerce una fuerza ascendente sobre el objeto para soportar el peso del objeto. Si una persona se apoya contra una pared, la pared empuja horizontalmente a la persona.
Ejemplos:
- Empujar un objeto a lo largo del piso. Este es un ejemplo de una fuerza continua. Aquí, de forma continua, la fuerza directa se coloca sobre el objeto para moverlo a lo largo del piso.
- Patear un balón de fútbol. Este es el ejemplo de una fuerza de impulso. Aquí se aplica fuerza a la bola con una masa dada durante un tiempo dado y podemos ver que la bola se aleja con cierta velocidad en una dirección particular.
- Cuando una canica sobre una superficie de vidrio se somete a una fuerza aplicada, la canica se mueve a una distancia considerable.
Fuerza sin contacto o a distancia o fundamentales
Las fuerzas que actúan sobre los cuerpos sin tocarlas físicamente se llaman fuerzas de no contacto.
Las siguientes fuerzas están bajo fuerzas de no contacto:
- Fuerza gravitacional
- Fuerza electro-estática
- Fuerza magnética
- Fuerza nuclear fuerte
- Fuerza nuclear débil
- Gravedad. Gravitación o Gravedad es un proceso por el cual los cuerpos con un peso físico, sin embargo, pequeños, son atraídos hacia la superficie de la tierra. Estos son atraídos por una fuerza que es proporcional a su peso. La inspiración es responsable de mantener a todos los planetas en su respectiva órbita alrededor del sol y es el mejor ejemplo de la fuerza de no contacto.
La ley universal de la gravitación se puede expresar como:
“Cada partícula en el universo atrae a cada otra partícula con una fuerza que es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas”.
- Magnetismo. Es una propiedad en virtud de la cual ciertas sustancias especiales llamadas ‘imanes’ ejercen una fuerza especial sobre otros imanes o sustancias compuestas de hierro. Esta fuerza se llama fuerza magnética,que es un tipo de fuerza de no contacto ya que los materiales solo necesitan estar cerca del imán.
Esto es sin contacto porque no hay contacto físico entre los materiales. Esta fuerza se debe al campo magnético desarrollado alrededor del imán. Estos imanes tienen dos polos llamados Sur y Norte. Los polos iguales se repelen entre sí mientras que los polos diferentes se atraen. Los campos magnéticos son fuerzas de no contacto cuando empujan o tiran objetos sin tocarlos. Se exhiben estas propiedades solo en algunos materiales magnéticos, no en todos. - Fuerza electrostática. La electrostática se trata de la atracción y repulsión de cargas y es otro tipo de fuerza de no contacto. Algunos materiales tienen propiedades especiales de carga en desarrollo en su superficie una vez que se frotan como el ámbar. Estos materiales atraen cargas opuestas y, por lo tanto, muestran la propiedad de la electrostática.
- Fuerza Nuclear Fuerte. La fuerza que actúa en el núcleo se llama fuerza nuclearcomo su nombre lo sugiere. En un nivel más grande, es la fuerza que une protones y nucleones, formando el núcleo. Esta es la más fuerte de las cuatro fuerzas fundamentales o de no contacto.
- Fuerza nuclear débil. Esta es una fuerza poco común y, por lo tanto, aparece en muy pocos procesos como la desintegración betade un núcleo. Esto es responsable del proceso de descomposición del hidrógeno en las estrellas.
Ejemplo:
Hay varios ejemplos de nuestra vida diaria que representan fuerzas de no contacto, algunos de ellos son:
- La manzana que cae del árbol es el mejor y más popular ejemplo de fuerza de no contacto por representar a la gravedad.
- Se atraen los pasadores de hierro cuando están cerca de un imán sin ningún contacto físico.
- La fuerza de repulsión, cuando dos imanes están cerca uno del otro también es un ejemplo de fuerza de no contacto.
- La carga del cabello y la atracción de los bits de papel hacia ella.
- La caída de las gotas de lluvia en la tierra también es un ejemplo de fuerza de no contacto.
- La caída libre de plumas hacia la tierra es por virtud de la gravedad.