Las fuerzas

1. Definición
2. Puntuación
3. Valor y unidad
4. Dirección y dirección
5. Punto de aplicación
6. Derecho de acción
7. Determinar el valor de una fuerza.
8. Vector de fuerza

Definición

Una fuerza hace posible «modelar» una acción mecánica.

En otras palabras, un fenómeno físico (acción mecánica) se representa de manera simplificada (modelada) por una herramienta llamada «fuerza» que resume sus características principales: su intensidad, su dirección, su dirección, el área donde está ‘ejercicio. Nota

Por abuso del lenguaje (y para simplificar) el término «acción» a menudo se reemplaza por esa fuerza.

Puntuación

Una fuerza es una cantidad que se observa «F» (¡como la fuerza!) Aunque ciertas acciones a veces pueden beneficiarse de una notación propia (la fuerza gravitacional ejercida por la Tierra, en otras palabras, el peso a menudo se observa con la letra «P»).

Las diferentes fuerzas se pueden distinguir mediante la adición de índices, por lo que podemos encontrar anotaciones de tipo F₁, F₂, F_Un, F_B etc. Estas anotaciones tienen la ventaja de ser cortas y simples, pero deben definirse antes de su uso.

La regla general es que en el índice se indica el autor del sistema de la fuerza y ​​luego el sistema receptor (en este orden) que da una notación del tipo F_{autor / receptor}

Por ejemplo:

• La fuerza gravitacional ejercida por la Tierra sobre una manzana se observa F_{Tierra / manzana}.
• La fuerza magnética ejercida por un imán sobre un clavo de hierro se observa F_{imán / clavo}
• La fuerza de contacto ejercida por el agua sobre un nadador se observa F_{agua / nadador}
• La fuerza ejercida por el suelo sobre un globo colocado sobre él se observa F_{suelo / pelota}

Valor y unidad

El valor de una fuerza se expresa en una unidad que es el newton (en homenaje a Isaac Newton) del símbolo N

Es posible utilizar las unidades derivadas definidas agregando los prefijos habituales:

• El kilonewton (kN) con 1 kN = 10³ N
• El hectonewton (hN) con 1 hN = 10² N
• El decanewton (daN) con 1 daN = 10¹ N
• Decinewton (dN) con 1 dN = 10^-1N
• El centinewton (cN) con 1 cN = 10^-2 N
• El millinewton (mN) con 1 mN = 10^-3 N

También es posible utilizar todos los demás prefijos no mencionados (micro, nano, femto, mega, giga, etc.). En la práctica, el uso de unidades derivadas sigue siendo raro (excepto a veces para el kilonewton o el millinewton) y se prefiere la notación científica.

Dirección y dirección

La dirección de una fuerza coincide con la de la acción que modela. Como recordatorio, una dirección corresponde a un eje que puede ser horizontal, vertical, inclinado, etc.

La sensación de fuerza también coincide con la de la acción modelada. Como recordatorio, esta dirección puede ser hacia la izquierda, derecha, arriba, abajo, hacia un punto determinado, etc.

Punto de aplicación

Es el punto del sistema receptor donde tiene lugar la acción mecánica.

• Para una acción localizada, el punto de aplicación de la fuerza corresponde al punto de contacto entre el autor y el receptor.
• Para una acción distribuida en la superficie, consideramos que corresponde al centro de la superficie de contacto entre el autor y el destinatario.
• Para una acción distribuida en volumen, el punto de aplicación corresponde al centro del destinatario.

Derecho de acción

Es la línea que tiene la misma dirección que la fuerza y ​​que pasa por el punto de aplicación.

Determinar el valor de una fuerza.

El valor de una fuerza puede, en algunos casos, medirse con un dispositivo llamado dinamómetro. Consiste en un resorte que se extiende por la fuerza aplicada a él y sus graduaciones permiten leer el valor de la fuerza.

El valor de ciertos tipos de fuerza se puede calcular usando una relación, en particular para peso, fuerza gravitacional, fuerza eléctrica o fuerza magnética. En ciertas situaciones (sistema estacionario o en movimiento rectilíneo uniforme) las fuerzas ejercidas sobre el sistema compensan y el valor de una fuerza dada puede deducirse de las de otros. (ver principio de inercia), por ejemplo, si un objeto de peso 30 N está estacionario sobre una mesa, este último ejerce una fuerza de contacto que compensa este peso y también vale 30 N.

Vector de fuerza

Una fuerza puede asociarse con un vector (el vector de fuerza). Se observa de la misma manera que una fuerza, pero la notación está coronada por una flecha. Por ejemplo, para la fuerza ejercida por la Tierra sobre una manzana, observamos el vector:

Tiene las siguientes características:

• su dirección y su sentido son los de la fuerza
• Su origen coincide con el punto de aplicación.
• su longitud es proporcional al valor de la fuerza (por lo tanto, es necesario elegir una escala de representación adecuada)

La representación de estos vectores en un diagrama es una forma de hacer un balance de las fuerzas aplicadas a un sistema