Ecuaci贸n de fuerza: definici贸n, explicaci贸n, ejemplos y m谩s

<strong>Ecuaci贸n de fuerza fuerza es cualquier interacci贸n que, sin oposici贸n, cambiar谩 el movimiento de un objeto. Una fuerza puede hacer que un objeto con masa cambie su velocidad, que se acelere. La fuerza tambi茅n se puede describir intuitivamente como un empuj贸n o un tir贸n. Una fuerza tiene magnitud y direcci贸n, lo que la convierte en una cantidad vectorial. Se mide en la unidad SI de newtons y se representa con el s铆mbolo F. La forma original de la segunda ley de Newton establece que la fuerza neta que act煤a sobre un objeto es igual a la velocidad a la que cambia su momento con el tiempo. Si la masa del objeto es constante, esta ley implica que la aceleraci贸n de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que act煤a sobre el objeto, est谩 en la direcci贸n de la fuerza neta y es inversamente proporcional a la masa del objeto.

Los conceptos relacionados con la fuerza incluyen el empuje, que aumenta la velocidad de un objeto; arrastre, que disminuye la velocidad de un objeto; y par, que produce cambios en la velocidad de rotaci贸n de un objeto. En un cuerpo extendido, cada parte generalmente aplica fuerzas sobre las partes adyacentes; la distribuci贸n de tales fuerzas a trav茅s del cuerpo es la tensi贸n mec谩nica interna. Tales tensiones mec谩nicas internas no provocan aceleraci贸n de ese cuerpo ya que las fuerzas se equilibran entre s铆. La presi贸n, la distribuci贸n de muchas peque帽as fuerzas aplicadas sobre un 谩rea de un cuerpo, es un tipo simple de estr茅s que, si se desequilibra, puede hacer que el cuerpo se acelere. El estr茅s generalmente causa la deformaci贸n de materiales s贸lidos o el flujo de fluidos.

Índice de contenidos

Ecuaci贸n de fuerza

La ecuaci贸n de fuerza establece que la fuerza es igual a la masa multiplicada por la aceleraci贸n. Entonces, si conoce la masa y la aceleraci贸n, simplemente multipl铆quelas y ahora conoce la fuerza. Las unidades de aceleraci贸n son metros por segundo al cuadrado (m / s虏) y las unidades de masa son kilogramos (kg).

ECUACI脫N DE FUERZA

 

F贸rmula de fuerza

Echemos un vistazo a un ejemplo:

Mary est谩 tratando de levantar una caja del piso al estante. Acelera la caja de 2 kg con 2 m / s虏. 驴Qu茅 fuerza ejerce Mar铆a sobre la caja?

Para resolver este problema, simplemente multiplique la masa (2 kg) por la aceleraci贸n (2 m / s虏) para obtener la respuesta final: se ejerci贸 4 N de fuerza sobre la caja. Recuerde, en f铆sica, siempre incluya todas las unidades, tanto en su problema cuando muestre sus matem谩ticas como cuando escriba su respuesta final.

ecuaci贸n de fuerzaecuaci贸n de fuerza

Con un c铆rculo, dibuja una l铆nea horizontal en el medio. Luego, separe la mitad inferior del c铆rculo en dos secciones. En la parte superior, escriba F para la fuerza y 鈥嬧媏n la parte inferior coloque m para la masa en una secci贸n y a para la aceleraci贸n en la otra. La l铆nea horizontal se utilizar谩 para la divisi贸n y las l铆neas verticales indican la multiplicaci贸n. A continuaci贸n, cubra cualquier variable que desee resolver con el dedo. Por ejemplo, digamos que queremos resolver la aceleraci贸n. Cubre el an en el c铆rculo. Ahora, te quedas con F dividido por m.

Ecuaci贸n de fuerza centr铆peta

Cualquier movimiento en una trayectoria curva representa un movimiento acelerado y requiere una fuerza dirigida hacia el centro de curvatura de la trayectoria. Esta fuerza se llama fuerza centr铆peta, que significa fuerza de “b煤squeda de centro”. La fuerza tiene la magnitud

Ecuaci贸n de fuerza centr铆petaEcuaci贸n de fuerza centr铆peta

Balancear una masa en una cuerda requiere tensi贸n de la cuerda, y la masa se desplazar谩 en una l铆nea recta tangencial si la cuerda se rompe. La aceleraci贸n centr铆peta se puede derivar para el caso de movimiento circular, ya que la trayectoria curva en cualquier punto puede extenderse a un c铆rculo.

Fuerza centr铆petaFuerza centr铆peta

Tenga en cuenta que la fuerza centr铆peta es proporcional al cuadrado de la velocidad, lo que implica que duplicar la velocidad requerir谩 cuatro veces la fuerza centr铆peta para mantener el movimiento en un c铆rculo. Si la fuerza centr铆peta debe ser proporcionada solo por fricci贸n en una curva, un aumento en la velocidad podr铆a provocar un patinaje inesperado si la fricci贸n es insuficiente.

Ecuaci贸n de la fuerza gravitacional

En el universo hay muchas fuerzas, muchos empujones y tirones. Adem谩s, siempre tiramos o empujamos algo, aunque solo sea en el suelo. Pero, en realidad, en f铆sica hay cuatro fuerzas fundamentales de las que se deriva todo lo dem谩s. Adem谩s, estas fuerzas son la fuerza d茅bil, la fuerza fuerte, la fuerza gravitacional y la fuerza electromagn茅tica.

Ecuaci贸n de la fuerza gravitacionalEcuaci贸n de la fuerza gravitacional

Adem谩s, la fuerza gravitacional es algo que atrae dos objetos cualesquiera con la masa. Adem谩s, esta fuerza gravitacional atrae porque siempre intenta juntar masas y nunca las separa. Adem谩s, todos los objetos, incluy茅ndote a ti, atraen a todos los dem谩s objetos del universo entero y esto se llama Ley Universal de Gravitaci贸n de Newton.

Ecuaci贸n de fuerza de resorte

Robert Hooke investig贸 c贸mo se estiran los resortes y los materiales el谩sticos. La ley de Hooke establece que la fuerza necesaria para comprimir o extender un resorte es directamente proporcional a la distancia a la que se estira. O, en otras palabras, cuanto m谩s estiras algo, m谩s dif铆cil se vuelve seguir estir谩ndolo. Es una relaci贸n lineal. O podr铆a pensarlo de esta manera: a medida que estira algo, hay una fuerza restauradora con la que tiene que competir. Esa fuerza restauradora est谩 tratando de devolver el objeto a su origen.

Ecuaci贸n de fuerza de resorteEcuaci贸n de fuerza de resorte

Como ecuaci贸n, la ley de Hooke dice que la fuerza aplicada en newtons (o la fuerza restauradora equivale a lo mismo) es igual al negativo de la constante de resorte, k, del material, multiplicado por la extensi贸n, x, del material, medido en metros. Usamos el signo negativo cuando hablamos de la fuerza restauradora porque la fuerza restauradora est谩 en la direcci贸n opuesta a la extensi贸n. Pero si F es la fuerza que aplicamos, entonces el signo negativo desaparece y es solo F = -kx

Ecuaci贸n de fuerza el茅ctrica

La expresi贸n cuantitativa del efecto de estas tres variables sobre la fuerza el茅ctrica se conoce como ley de Coulomb. La ley de Coulomb establece que la fuerza el茅ctrica entre dos objetos cargados es directamente proporcional al producto de la cantidad de carga en los objetos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia de separaci贸n entre los dos objetos. En forma de ecuaci贸n, la ley de Coulomb se puede establecer como

Ecuaci贸n de fuerza el茅ctricaEcuaci贸n de fuerza el茅ctrica

donde Q1 representa la cantidad de carga en el objeto 1 (en Coulombs), Q2 representa la cantidad de carga en el objeto 2 (en Coulombs) yd representa la distancia de separaci贸n entre los dos objetos (en metros). El s铆mbolo k es una constante de proporcionalidad conocida como constante de la ley de Coulomb. El valor de esta constante depende del medio en el que se sumergen los objetos cargados. En el caso del aire, el valor es aproximadamente 9,0 x 109 N 鈥 m2 / C2. Si los objetos cargados est谩n presentes en el agua, el valor de k puede reducirse hasta en un factor de 80. Vale la pena se帽alar que las unidades de k son tales que, cuando se sustituyen en la ecuaci贸n, las unidades de carga (Coulombs ) y las unidades de distancia (metros) se cancelar谩n, dejando un Newton como unidad de fuerza.

La ecuaci贸n de la ley de Coulomb proporciona una descripci贸n precisa de la fuerza entre dos objetos siempre que los objetos act煤an como cargas puntuales. Una esfera conductora cargada interact煤a con otros objetos cargados como si todas sus cargas estuvieran ubicadas en su centro. Si bien la carga se distribuye uniformemente por la superficie de la esfera, se puede considerar que el centro de carga es el centro de la esfera. La esfera act煤a como una carga puntual con su exceso de carga ubicado en su centro. Dado que la ley de Coulomb se aplica a cargas puntuales, la distancia d en la ecuaci贸n es la distancia entre los centros de carga de ambos objetos (no la distancia entre sus superficies m谩s cercanas).

Los s铆mbolos Q1 y Q2 en la ecuaci贸n de la ley de Coulomb representan las cantidades de carga en los dos objetos que interact煤an. Dado que un objeto se puede cargar positiva o negativamente, estas cantidades a menudo se expresan como valores 鈥+鈥 o 鈥-鈥. El signo de la carga es simplemente representativo de si el objeto tiene un exceso de electrones (un objeto con carga negativa) o una escasez de electrones (un objeto con carga positiva). Puede resultar tentador utilizar los signos “+” y “-” en los c谩lculos de fuerza. Si bien no se recomienda la pr谩ctica, ciertamente no hay nada de malo en hacerlo. Cuando se utilizan los signos “+” y “-” en el c谩lculo de la fuerza, el resultado ser谩 que un valor “-” para la fuerza es un signo de una fuerza de atracci贸n y un valor “+” para la fuerza significa una fuerza repulsiva. Matem谩ticamente, el valor de la fuerza ser铆a positivo cuando Q1 y Q2 tienen la misma carga, ya sea “+” o ambos “-“. Y el valor de la fuerza ser铆a negativo cuando Q1 y Q2 son de carga opuesta: uno es “+” y el otro es “-“. Esto es consistente con el concepto de que los objetos con cargas opuestas tienen una interacci贸n atractiva y los objetos con cargas similares tienen una interacci贸n repulsiva. Al final, si est谩 pensando conceptualmente (y no simplemente matem谩ticamente), ser铆a muy capaz de determinar la naturaleza de la fuerza, atractiva o repulsiva, sin el uso de los signos “+” y “-” en la ecuaci贸n.

Ecuaci贸n de fuerza de flotaci贸n

La flotabilidad es la fuerza que act煤a en direcci贸n opuesta a la gravedad que afecta a todos los objetos sumergidos en un fluido. Cuando se coloca un objeto en un l铆quido, el peso del objeto empuja hacia abajo el l铆quido (l铆quido o gas) mientras que una fuerza de flotaci贸n hacia arriba empuja hacia arriba el objeto, actuando contra la gravedad. En t茅rminos generales, esta fuerza de flotabilidad se puede calcular con la ecuaci贸n

Ecuaci贸n de fuerza de flotaci贸nEcuaci贸n de fuerza de flotaci贸n

Fb = Vs 脳 D 脳 g, donde Fb es la fuerza de flotaci贸n que act煤a sobre el objeto, Vs es el volumen sumergido del objeto, D es la densidad del fluido en el que est谩 sumergido el objeto y g es la fuerza de gravedad.

驴Cu谩l es la f贸rmula de la fuerza?

La f贸rmula de la fuerza dice que la fuerza es igual a la masa (M) multiplicada por la aceleraci贸n (A). Si tiene dos de las tres variables, puede resolver la tercera. La fuerza se mide en newtons (N), la masa en kilogramos (kg) y la aceleraci贸n en metros por segundo cuadrado (M / S2).

驴C贸mo se calcula el ejemplo de fuerza?

Inserte los n煤meros que desea convertir a masa en la nueva ecuaci贸n, M = F / A. Como ejemplo, utilizaremos un objeto con una fuerza de 10 N y una aceleraci贸n de 2 metros por segundo al cuadrado. Divida los Newtons por la tasa de aceleraci贸n, que le dar谩 la masa del objeto.

驴C贸mo se calcula la fuerza de carga?

Multiplique la masa del objeto por la aceleraci贸n gravitacional de la Tierra (9,8 M / seg2) y la altura en metros. Esta ecuaci贸n es la energ铆a potencial del objeto en reposo. La energ铆a potencial se mide en julios; Esta es la fuerza de carga.

驴Cu谩l es la f贸rmula de la fuerza centr铆fuga?

Puede ser igual a 5 M / S. Si solo conoce la velocidad angular, puede usar la f贸rmula V = 蠅 * 2 * 蟺 * R para calcular la velocidad. Utilice la ecuaci贸n de fuerza centr铆fuga: F = M * V ^ 2 / R.

驴Cu谩l es la unidad de fuerza SI?

Definici贸n. Un newton es la fuerza necesaria para acelerar un kilogramo de masa a raz贸n de un metro por segundo al cuadrado en la direcci贸n de la fuerza aplicada. El Newton se convirti贸 as铆 en la unidad est谩ndar de fuerza en el Syst猫me International D’unit茅s (Si), o sistema internacional de unidades.

Mensaje de navegaci贸n

Dejar un comentario