TEMA
2. LAS FUERZAS
Tipos de fuerza
Fuerza es aquella causa capaz de producir
cambios en el estado de movimiento de un cuerpo o cambiar su forma.
Podemos diferenciar entre fuerzas a
distancia, cuando el efecto se produce sin que haya ningún contacto, y fuerzas
en contacto, cuando hace falta el contacto entre dos cuerpos para que se
produzca dicha fuerza.
Según el efecto que se produzca en un
cuerpo al aplicar una fuerza, podemos distinguir:
· Rígidos: se
rompen antes de deformarse.
· Elásticos:
se deforman pero recuperan su forma inicial cuando cesa la fuerza.
· Plásticos:
se deforman y no recuperan su forma original.
La medida de las fuerzas
Para medir la fuerza de un cuerpo en
movimiento, es necesario calcularla. Sin embargo, para los cuerpos estáticos
podemos emplear un aparato llamado dinamómetro.
Cuando el cuerpo está en reposo el
dinamómetro marca cero, pero si se ejerce alguna fuerza el dinamómetro indica
cuánto ha sido su alargamiento.
La medida que utilizamos para medir
fuerzas en el Sistema Internacional se llama Newton, y se representa con la
letra N.
Fuerzas y deformaciones. Ley de Hooke
En 1678 Robert Hooke dijo:
La deformación de un cuerpo es
directamente proporcional a la fuerza que la produce.
Fuerza (F)
= Constante elástica (K) · Alargamiento (Al)
Carácter vectorial de las fuerzas
Las magnitudes escalares son aquellas que
quedan bien definidas con un valor. Las magnitudes vectoriales son aquellas que
para conocerlas bien hace falta una dirección, sentido y punto de aplicación.
Las magnitudes vectoriales se representan mediante vectores, que son segmentos
orientados en el espacio. Sus características son:
· Módulo: la
longitud del vector.
· Dirección:
línea imaginaria donde se apoya la fuerza.
· Sentido:
viene determinado por la posición de la flecha del vector.
· Punto de
aplicación: indica el origen del vector y dónde se aplica dicha fuerza.
Composición de fuerzas
El método por el que se determina la fuerza resultante se llama composición. Consiste en sumar todas las fuerzas, teniendo en cuenta su dirección y sentido.
· Fuerzas de misma
dirección y sentido: |FR| = |F1| + |F2|
· Fuerzas de misma
dirección y distinto sentido: |FR| = |F1| – |F2
· Fuerzas angulares
o concurrentes
Cuando las fuerzas forman un ángulo de
90º la fórmula se reduce a: |FR| = Raíz cuadrada de |F1| al cuadrado + |F2| al
cuadrado
Descomposición de fuerzas
La descomposición es la situación
contraria a la composición de fuerzas. Cada fuerza puede considerarse como la
suma de dos o más fuerzas concurrentes.
Equilibrio de fuerzas
Cuando varias fuerzas actúan sobre un
cuerpo modifican su estado de movimiento o de forma, a no ser que estas fuerzas
se anulen. En este caso decimos que las fuerzas están en equilibrio.
Cuando las fuerzas que se anulan actúan
sobre un cuerpo en reposo lo llamamos equilibrio estático. Si actúan sobre un
cuerpo en movimiento se denomina equilibrio dinámico.
Máquinas
Son instrumentos capaces de transformar
la fuerza que se hace en otra, con el fin de realizar el trabajo con menor
esfuerzo.
Las máquinas simples son: la palanca, el
torno y la rampa.
Existen otras máquinas simples como la
polea, derivada de la palanca, y el tornillo y la cuña, derivados de la rampa.
Se denomina eficacia de funcionamiento de
una máquina a la relación entre la energía producida y la empleada.
El conjunto de las máquinas simples da
lugar a las máquinas complejas. La primera máquina compleja data en 1775, cuando
John Wilkinson creó la taladradora horizontal. En 1794, Henry Maudslay fabricó
el torno mecánico.
Poco a poco estas máquinas se fueron
perfeccionando y pasaron de usar usadas por obraros más o menos cualificados a
estar controladas por ordenadores.
Las máquinas hidráulicas son aquellas que
transmiten y multiplican una fuerza mediante un fluido. Las máquinas neumáticas
son aquellas que transmiten la fuerza mediante un gas o aire a presión,
siguiendo los principios de la hidráulica.