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Fuerzas y movimientos
Para estudiar la relación existente entre las magnitudes propias de los movimientos y las causas que los producen, es decir, las fuerzas, aplicamos los principios de la dinámica.
Cambios en el movimiento y fuerzas
La primera ley de Newton sirve también para saber cuándo la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es o no nula. Si al observar el movimiento de un cuerpo detectamos cambios en su velocidad o en la dirección en la que se mueve, debemos concluir que hay una fuerza que altera su manera natural de moverse.
Si nadie lo toca, el balón golpeado por el jugador terminará por detenerse él solo, ya que hay una fuerza que actúa frenándolo: la fuerza de rozamiento contra el césped. Quizá la segunda condición no sea tan evidente. Sin embargo, si la velocidad de un cuerpo permanece constante, pero no se mueve siguiendo una línea recta, también hay una fuerz que lo provoca. En los movimientos con trayectorias curvas siempre hay fuerzas que inducen estos cambios de dirección.
Las fuerzas en los movimientos rectilíneos
Movimiento rectilíneo uniforme
Las fuerzas F₁y F₂ son iguales, por eso en este movimiento se cumple que a = 0. Por tanto, mientras dura el movimiento, tiene que ocurrir ΣF = 0. En consecuencia, en el movimiento rectilíneo uniforme la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre el móvil en la dirección de la trayectoria (fuerza neta) tiene que ser nula.
Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado
Cuando las fuerzas no son iguales, hay una fuerza neta, en este caso se cumple que a =constante. Como la masa no cambia, según el segundo principio de la dinámica, debe cumplirse que ΣF = constante. Es decir, la fuerza neta que actúa sobre el móvil en la dirección de la trayectoria debe tener un valor constante, distinto de cero.
La fuerza en el movimiento circular uniforme
En los movimientos circulares uniformes hay siempre una aceleración normal o centripeta (an), cuyo valor viene dado por:
Pues bien, según el segundo principio de la dinámica, si hay una aceleración, debe haber también una fuerza que la produzca. Esa fuerza, dirigida hacia el centro de la trayectoria, se llama fuerza centripeta o normal (
) y su módulo será:
Cuadro Integrador de las fuerzasLas fuerzas deforman los objetos cuando les modifican la forma y en algunas ocasiones los objetos se pueden romper o el movimiento de los objetos les cambian la posición.
Diferentes tipos de fuerzas y movimientosEn física se entiende por movimiento al cambio de posición que experimenta un cuerpo en el espacio en un determinado período de tiempo. Todo movimiento depende del sistema de referencia desde el cual se lo observa. El movimiento de los cuerpos se estudia mediante la cinemática y la dinámica y ambas se integran dentro de la mecánica. La mecánica clásica estudia fenómenos que involucran cuerpos macroscópicos con velocidades pequeñas comparadas a la de la luz.