PRESENTACIÓN DE FÍSICA

Tomado de: http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica
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PESO

En física, el peso es la fuerza con la cual un cuerpo actúa sobre un punto de apoyo, originado por la aceleración de la gravedad, cuando esta actúa sobre la masa del cuerpo. Al ser una fuerza, el peso es en sí mismo una cantidad vectorial, de modo que está caracterizado por su magnitud y dirección, aplicado en el centro de gravedad del cuerpo y dirigido aproximadamente hacia el centro de la Tierra. Por extensión de esta definición, también podemos referirnos al peso de un cuerpo en cualquier otro astro (Luna, Marte, ...) en cuyas proximidades se encuentre.

Sin duda alguna, el peso es la fuerza con la que estamos más familiarizados, por nuestra experiencia diaria, al ejercerla la Tierra sobre todos los cuerpos materiales, acelerándolos, encaída libre (en ausencia del concurso de otras fuerzas). Podemos determinar el peso de un cuerpo cualquiera, de masa m, midiendo la aceleración que adquiere cuando se le deja caer libremente de modo que la única fuerza que actúe sobre él sea la de la gravedad. Desde los experimentos de Galileo, es bien conocido que la aceleración que adquiere cualquier cuerpo en caída libre, que designaremos por g, es independiente de la masa del cuerpo. El valor de esa aceleración es aproximadamente 9,81 m/s² en el nivel del mar y para las latitudes medias; entonces el peso P de un cuerpo de masa m viene dado por P = mg.

En un sentido estricto, el peso de un cuerpo depende tan sólo de la intensidad del campo gravitatorio y de la masa del cuerpo. Sin embargo, desde un punto de vista legal y práctico, se establece que el peso, cuando el sistema de referencia es la Tierra, comprende no solo la fuerza gravitatoria local, sino también la fuerza centrífuga local debida a la rotación de la Tierra; por el contrario, el empuje atmosférico no se incluye.

Peso y masa son dos conceptos y magnitudes físicas bien diferenciadas, aunque aún en estos momentos, en el habla cotidiana, el término "peso" se utiliza a menudo erróneamente como sinónimo de masa, la cual es una magnitud escalar. La propia Academia reconoce esta confusión en la definición de «pesar»: "Determinar el peso, o más propiamente, la masa de algo por medio de la balanza o de otro instrumento equivalente".2

La masa de un cuerpo es una propiedad intrínseca del mismo, la cantidad de materia, independiente de la intensidad del campo gravitatorio y de cualquier otro efecto. Representa la inercia o resistencia del cuerpo a los cambios de estado de movimiento (aceleración, masa inercial), además de hacerla sensible a los efectos de los campos gravitatorios (masa gravitatoria).

El peso de un cuerpo, en cambio, no es una propiedad intrínseca del mismo, ya que depende de la intensidad del campo gravitatorio en el lugar del espacio ocupado por el cuerpo. La distinción científica entre "masa" y "peso" no es importante para muchos efectos prácticos porque la fuerza gravitatoria no experimenta grandes cambios en las proximidades de la superficie terrestre. En un campo gravitatorio constante la fuerza que ejerce la gravedad sobre un cuerpo (su peso) es directamente proporcional a su masa. Pero en realidad el campo gravitatorio terrestre no es constante; puede llegar a variar hasta en un 0,5% entre los distintos lugares de la Tierra, lo que significa que se altera la relación "masa-peso" con la variación de la fuerza de la gravedad.

Por el contrario, el peso de un mismo cuerpo experimenta cambios muy significativos al cambiar el objeto masivo que crea el campo gravitatorio. Así, por ejemplo, una persona de 60 kg (6,118 UTM) de masa, pesa 588,34 N (60 kgf) en la superficie de la Tierra. La misma persona, en la superficie de la Luna pesaría tan sólo unos 98,05 N (10 kgf); sin embargo, su masa seguirá siendo de 60 kg (6,118 UTM). Nota: En cursiva, Sistema Internacional; (entre paréntesis), Sistema Técnico de Unidades.

Bajo la denominación de peso aparente se incluyen otros efectos, además de la fuerza gravitatoria y el efecto centrífugo, como la flotación, el carácter no inercial del sistema de referencia (v.g., un ascensor acelerado), etc. El peso que mide el dinamómetro, es en realidad el peso aparente; el peso real sería el que mediría en el vacío en un referencial inercial.

Tomado de: http://es.wikipedia.org/wiki/Peso

FUERZA NORMAL

En física, la fuerza normal  (o N) se define como la fuerza que ejerce una superficie sobre un cuerpo apoyado sobre la misma. Ésta es de igual magnitud pero de dirección contraria a la fuerza ejercida por el cuerpo sobre la superficie.

Cuando un cuerpo está apoyado sobre una superficie, ejerce una fuerza sobre ella cuya dirección es perpendicular a la superficie. De acuerdo con la tercera ley de Newton o "Principio de acción y reacción", la superficie debe ejercer sobre el cuerpo una fuerza de la misma magnitud y de dirección contraria.

En general, la magnitud o módulo de la fuerza normal es la proyección de la fuerza resultante sobre cuerpo, , sobre el vector normal a la superficie. Cuando la fuerza actuante es el peso, y la superficie es un plano inclinado que forma un ángulo α con la horizontal, la fuerza normal se encuentra multiplicando la masa por g, la gravedad.

Ejemplo teórico

Supongamos que una caja de 40 kg se encuentra situada sobre una mesa. La fuerza normal del objeto es el peso,nota 1 pero en dirección opuesta al mismo. De manera que, como el peso se puede calcular multiplicando la masa (kg) por la aceleración (gravedad), hacemos 40 kg · 9,81 m/s2 = 392,4 Newtons, donde 9,81 m/s2 es la aceleración debida a la gravedad. Así que podemos concluir que la Fuerza Normal es de 392,4 Newtons, pero en dirección opuesta al peso.

Ejemplo práctico

Si se coloca una regla sobre dos libros, de modo que sean los extremos de la regla los que estén en contacto con los libros y el centro esté libre, y luego se ubica un pequeño y pesado objeto en el centro de la regla, ésta se curvará. Si se retira el objeto repentinamente, se podrá observar que la regla volverá a su estado original con fuerza. Esta fuerza que antes estaba contenida por el objeto pesado, es la misma fuerza normal.

Otra explicación posible es la siguiente: cuando colocas un libro sobre una mesa, este ejerce una fuerza sobre la mesa (su peso), si la mesa no ejerciera ninguna fuerza que resistiera al peso del libro este rompería la mesa y caería al suelo. Esa fuerza que hace la mesa es una fuerza normal (siempre que no intervenga más fuerza que el peso la fuerza normal será de módulo igual al del peso, la de dirección contraria, ya que si interveniera otra fuerza, habría que sumar la parte vertical del módulo de la fuerza al peso o a la fuerza normal, dependiendo de la dirección de la fuerza, de manera que, si la fuerza fuese en en la misma dirección que la normal, la fórmula sería la siguiente: Fuerza normal = Peso - Componente vertical de la fuerza aplicada).

TRABAJO (ENERGÍA)

Muchas veces suele llamarse trabajo a ciertas actividades que, desde el punto de vista de la física, no pueden ser clasificadas como tal. Para muchos es natural que se utilicen ciertas palabras propias de un lenguaje coloquial para señalar situaciones cotidianas, pero que en la física tienen un significado distinto.

Por ejemplo, cuando una persona no tiene el suficiente dinero como para comer completo, se dice que está pasando "trabajo". Esta situación puede ser difícil de sobrellevar, pero, desde el punto de vista de la física, no representa ningún trabajo.

Otro ejemplo, en el que se dice que hay trabajo, ocurre cuando un chofer de taxi dice que está trabajando. Puede ser que el taxista esté ganando dinero, pero desde el punto de vista de la física no está realizando trabajo.

Para que exista trabajo, desde el punto de vista de la física, es necesario tomar en cuenta dos factores. La fuerza que se aplica sobre el cuerpo que se considera, y la distancia recorrida por efecto de la fuerza que se aplica. Sin embargo, también debe considerarse un detalle, el desplazamiento que se produce debe tener la misma dirección de la fuerza aplicada.

Por otra parte, es posible definir la energía, de una manera sencilla, como la capacidad para realizar un trabajo. Existen muchas formas de energía, como la energía química, la energía solar, la energía nuclear, etc.

A continuación, vamos a tratar principalmente acerca de la energía cinética, la cual conceptualizaremos como la energía que acumulan los cuerpos debido a la velocidad que tienen en un momento dado, y también trataremos acerca de la energía potencial, la cual definiremos como la energía que posee un cuerpo debido a su posición.

Por último, haremos uso práctico de ciertas ecuaciones que permiten calcular cuantitativamente el valor de la energía potencial y de la energía cinética. También, utilizaremos ciertas ecuaciones que nos permitirán observar como la energía cinética se convierte en energía potencial, y viceversa, para ciertos fenómenos que estudiaremos.

FUERZA DE ROZAMIENTO

                                               

La fuerza de rozamiento es una fuerza que aparece cuando hay dos cuerpos en contacto y es una fuerza muy importante cuando se estudia el movimiento de los cuerpos. Es la causante, por ejemplo, de que podamos andar(cuesta mucho más andar sobre una superficie con poco rozamiento, hielo, por ejemplo, que por una superficie con rozamiento como, por ejemplo, un suelo rugoso).

Existe rozamiento incluso cuando no hay movimiento relativo entre los doscuerpos que están en contacto. Hablamos entonces de Fuerza de rozamiento estática. Por ejemplo, si queremos empujar un armario muy grande y hacemosuna fuerza pequeña, el armario no se moverá. Esto es debido a la fuerza de rozamiento estática que se opone al movimiento. Si aumentamos la fuerza con laque empujamos, llegará un momento en que superemos está fuerza de rozamiento yserá entonces cuando el armario se pueda mover, tal como podemos observar enla animación que os mostramos aquí. Una vez que el cuerpo empieza a moverse,hablamos de fuerza de rozamiento dinámica. Esta fuerza de rozamientodinámica esmenor que la fuerza de rozamiento estática.

La experiencia nos muestra que:

• la fuerza de rozamiento entre dos cuerpos no depende del tamaño de la superficie de contacto entre los dos cuerpos, pero sí depende de cúal sea la naturaleza de esa superficie de contacto, es decir, de que materiales la formen y si es más o menos rugosa.
• la magnitud de la fuerza de rozamiento entre dos cuerpos en contacto es proporcional a la normal entre los dos cuerpos, es decir:
  F_r = m·N
  donde m es lo que conocemos como coeficiente de rozamiento.

Hay dos coeficientes de rozamiento: el estático, m_e, y el cinético, m_c, siendo el primero mayor que el segundo:

m_e > m_c