Definición de fuerza en física

La fuerza es una descripción cuantitativa de una interacción que causa un cambio en el movimiento de un objeto. Un objeto puede velocidad hacia arriba, reducir la velocidad o cambiar de dirección en respuesta a una fuerza. Dicho de otra manera, la fuerza es cualquier acción que tiende a mantener o alterar el movimiento de un cuerpo o distorsionarlo. Los objetos son empujados o arrastrados por las fuerzas que actúan sobre ellos.

La fuerza de contacto se define como la fuerza ejercida cuando dos objetos físicos entran en contacto directo entre sí. Otras fuerzas, como la gravitación y las fuerzas electromagnéticas, pueden ejercerse incluso a través del vacío vacío del espacio.

Conclusiones clave: términos clave

La fuerza es un vector; Tiene dirección y magnitud. La unidad SI para la fuerza es el newton (N). Un newton de fuerza es igual a 1 kg * m / s2 (donde el símbolo "*" significa "veces").

La fuerza es proporcional a aceleración, que se define como la tasa de cambio de velocidad. En términos de cálculo, la fuerza es la derivada del momento con respecto al tiempo.

Hay dos tipos de fuerzas en el universo: contacto y no contacto. Las fuerzas de contacto, como su nombre lo indica, tienen lugar cuando los objetos se tocan, como patear una pelota: un objeto (su pie) toca el otro objeto (la pelota). Las fuerzas sin contacto son aquellas en las que los objetos no se tocan entre sí.

Las fuerzas de contacto se pueden clasificar según seis tipos diferentes:

• Tensional: como que se tense una cuerda
• Primavera: como la fuerza ejercida cuando comprimes dos extremos de un resorte
• Reacción normal: donde un cuerpo proporciona una reacción a una fuerza ejercida sobre él, como una pelota que rebota en un asfalto
• Fricción: La fuerza ejercida cuando un objeto se mueve sobre otro, como una bola rodando sobre un asfalto
• Fricción de aire: La fricción que ocurre cuando un objeto, como una pelota, se mueve por el aire
• Peso: donde un cuerpo es arrastrado hacia el centro de la Tierra debido a la gravedad

Las fuerzas sin contacto se pueden clasificar según tres tipos:

• Gravitacional: que se debe a la atracción gravitacional entre dos cuerpos
• Eléctrico: que se debe a las cargas eléctricas presentes en dos cuerpos
• Magnético: que ocurre debido a las propiedades magnéticas de dos cuerpos, como los polos opuestos de dos imanes que se atraen entre sí

El concepto de fuerza fue originalmente definido por Sir Isaac Newton en su tres leyes de movimiento. Él explicó gravedad como una fuerza atractiva entre cuerpos que poseían masa. Sin embargo, la gravedad dentro La relatividad general de Einstein No requiere fuerza.

La primera ley del movimiento de Newton dice que un objeto continuará moviéndose a una velocidad constante a menos que una fuerza externa actúe sobre él. Los objetos en movimiento permanecen en movimiento hasta que una fuerza actúa sobre ellos. Esto es inercia. No acelerarán, reducirán la velocidad ni cambiarán de dirección hasta que algo actúe sobre ellos. Por ejemplo, si desliza un disco de hockey, finalmente se detendrá debido a la fricción en el hielo.

Segunda ley del movimiento de Newton dice que la fuerza es directamente proporcional a la aceleración (la tasa de cambio de momento) para una masa constante. Mientras tanto, la aceleración es inversamente proporcional a la masa. Por ejemplo, cuando arrojas una pelota lanzada al suelo, ejerce una fuerza hacia abajo; el suelo, en respuesta, ejerce una fuerza hacia arriba que hace que la pelota rebote. Esta ley es útil para medir fuerzas. Si conoce dos de los factores, puede calcular el tercero. También sabe que si un objeto está acelerando, debe haber una fuerza que actúe sobre él.

La tercera ley del movimiento de Newton se relaciona con las interacciones entre dos objetos. Dice que por cada acción hay una reacción igual y opuesta. Cuando se aplica una fuerza a un objeto, tiene el mismo efecto sobre el objeto que produjo la fuerza pero en la dirección opuesta. Por ejemplo, si saltas de un bote pequeño al agua, la fuerza que usas para saltar hacia el agua también empujará el bote hacia atrás. Las fuerzas de acción y reacción ocurren al mismo tiempo.

Existen cuatro fuerzas fundamentales que gobiernan las interacciones de los sistemas físicos. Los científicos continúan persiguiendo una teoría unificada de estas fuerzas:

1. Gravitación: La fuerza que actúa entre las masas. Todas las partículas experimentan la fuerza de la gravedad. Si mantiene una bola en el aire, por ejemplo, la masa de la Tierra permite que la bola caiga debido a la fuerza de la gravedad. O si un pajarito sale de su nido, la gravedad de la Tierra lo arrastrará al suelo. Si bien el gravitón se ha propuesto como la gravedad mediadora de partículas, aún no se ha observado.

2. Electromagnético: La fuerza que actúa entre cargas eléctricas. La partícula mediadora es el fotón. Por ejemplo, un altavoz usa la fuerza electromagnética para propagar el sonido, y el sistema de bloqueo de la puerta de un banco usa fuerzas electromagnéticas para ayudar a cerrar las puertas de la bóveda. Los circuitos de potencia en instrumentos médicos como la resonancia magnética utilizan fuerzas electromagnéticas, al igual que los sistemas de tránsito rápido magnético en Japón y China, llamados "maglev" para levitación magnética.

3. Nuclear fuerte: la fuerza que mantiene unido el núcleo del átomo, mediado por gluones que actúan sobre quarks, antiquarks y los mismos gluones. (Un gluón es una partícula mensajera que une quarks dentro de los protones y neutrones. Los Quarks son partículas fundamentales que se combinan para formar protones y neutrones, mientras que los antiquarks son idénticos a los quarks en masa pero opuestos en propiedades eléctricas y magnéticas).

4. Nuclear débil: la fuerza que está mediada por el intercambio de W y Z bosones y se ve en la desintegración beta de neutrones en el núcleo. (Un bosón es un tipo de partícula que obedece las reglas de las estadísticas de Bose-Einstein). A temperaturas muy altas, la fuerza débil y la fuerza electromagnética son indistinguibles.