En física, hay varios tipos de fuerza que se pueden calcular usando diferentes fórmulas. A continuación, presentamos una lista con los principales tipos de fuerza en física:
- Fuerza según la segunda ley de Newton
- fuerza gravitacional
- fuerza de fricción
- fuerza normal
- fuerza eléctrica
- fuerza electromagnetica
- fuerza centrípeta y centrífuga
- fuerza elástica
- resistencia a la tracción
Fuerza según la segunda ley de Newton
La segunda ley de Newton establece que si se aplica una fuerza a un cuerpo, experimenta una aceleración. En otras palabras, para mover un objeto, es necesario aplicar cierta fuerza. Además, la fuerza requerida también dependerá de la masa del cuerpo. Cuanta más masa tiene el cuerpo, mayor es la fuerza necesaria para moverlo.
Según esta ley, la fórmula para calcular la fuerza es:
A continuación, te explicamos el significado de cada término de la fórmula, así como las unidades del sistema internacional
- F: corresponde a la fuerza, expresada en Newtons, No.. Esta unidad es equivalente a (kg x m) / s2.
- metro: es la masa del móvil, expresada en kilogramos, kg.
- para: es la aceleración del cuerpo, expresada en metros por segundo al cuadrado, EM2.
Esta fórmula es fundamental para calcular la fuerza que debemos aplicar a un objeto para tirar de él o empujarlo.
Fuerza gravitacional
La fuerza gravitacional o gravitacional es una fuerza a distancia y atracción entre cuerpos que contienen masa. La intensidad de esta fuerza aumenta o disminuye en proporción a la masa de los cuerpos, siempre que se encuentren en el campo gravitatorio. Además, la fuerza gravitatoria es inversamente proporcional a la distancia entre los cuerpos.
Esta fuerza se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
En el cual:
- F: es la fuerza gravitatoria, expresada en Newtons, No..
- GRAMO.: es la constante gravitacional, con un valor aproximado de 6.674×10-once metro3 / (kg x2).
- metro1 y M2: son las masas de los cuerpos que interactúan, expresadas en kilogramos, kg.
- r: es la distancia entre los centros de masa de los dos cuerpos, expresada en metros, metro.
Para calcular la fuerza gravitatoria que ejerce la Tierra sobre un cuerpo, podemos simplificar la fórmula de la siguiente manera:
En el cual:
- F: es la fuerza gravitatoria ejercida sobre el cuerpo, expresada en Newtons, No..
- metro: es la masa del cuerpo en el campo gravitatorio de la Tierra, expresada en kilogramos, kg.
- gramo: es la aceleración del cuerpo hacia el centro de la Tierra, con un valor aproximado de 9776 m/s2.
Fuerza de fricción
La fuerza de fricción es la que resiste el deslizamiento o rodadura de un objeto sólido sobre una superficie.
Si la fuerza de fricción sobre la superficie es mayor que la fuerza aplicada por el objeto, el objeto permanecerá en reposo. Esto se llama fricción estática. Por el contrario, si el objeto supera la fuerza de fricción y se mueve o rueda sobre la superficie, se llama fricción cinética.
Tanto en el rozamiento estático como en el rozamiento cinético, la fórmula aplicada es la siguiente:
O:
- F: es la fuerza de fricción expresada en Newtons, No.. Esta fuerza puede ser fricción estática o cinética.
- µ: es el coeficiente de fricción de la superficie. El coeficiente cambia según se trate de fricción estática o cinética. No tiene unidades.
- No.: es la fuerza normal, también expresada en Newtons, No..
Fuerza normal
La fuerza normal es la que se opone al peso de un objeto que descansa sobre una superficie. Por lo tanto, la fuerza normal está relacionada con la fuerza de gravedad. La fuerza normal se puede calcular con la siguiente fórmula:
En el cual:
- No.: es la fuerza normal expresada en Newtons, No..
- metro: es la masa del cuerpo que descansa sobre la superficie, expresada en kilogramos, kg.
- gramo: es la aceleración del cuerpo debido a la fuerza gravitatoria terrestre, con un valor de 9776 m/s2.
La fuerza normal también se aplica a un objeto que descansa sobre una superficie inclinada. En este caso, la fórmula es:
En el cual θ es el ángulo de inclinación de la superficie con respecto a la perpendicular al plano terrestre, sin unidades.
Fuerza eléctrica
La fuerza eléctrica es la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas. Estas cargas se atraen o se repelen dependiendo del tipo de carga. Si ambas son cargas positivas o negativas, se repelerán; en cambio, si son cargas diferentes, se atraerán entre sí. Por ejemplo, dos protones o electrones se repelen, mientras que un protón y un electrón se atraen.
La ley de Coulomb define la fuerza eléctrica mediante la siguiente fórmula:
En el cual:
- F: es la fuerza eléctrica, expresada en Newtons, No.. Puede ser una fuerza de atracción o repulsión.
- Qué: es la constante de culombio o constante eléctrica de proporcionalidad. Tiene un valor aproximado de 8.987×109 (Nxm2) / VS2.
- q1 y q2: es el valor de las cargas eléctricas, expresado en culombios, contra.
- r: es la distancia entre las cargas eléctricas, expresada en metros, metro.
Si tenemos en cuenta la fórmula, la fuerza eléctrica será tanto mayor cuanto mayores sean los valores de las cargas eléctricas y menor la distancia entre ellas.
Fuerza electromagnetica
La fuerza electromagnética se produce cuando las partículas cargadas eléctricamente están en movimiento. Más específicamente, es la fuerza que el campo eléctrico y magnético que una carga aplica a otra que está en movimiento.
Según la ley de fuerza de Lorentz, la fuerza electromagnética se describe como:
Esta ecuación contiene dos partes: una relacionada con el campo eléctrico y la otra con el campo magnético.
Campo eléctrico
La fórmula que describe la fuerza aplicada por el campo eléctrico es:
En el cual:
- F: es la fuerza eléctrica aplicada por el campo eléctrico sobre una carga, expresada en Newtons, No..
- Qué: es la carga que se mueve en el campo eléctrico, expresada en culombios, contra.
- Y: es el campo eléctrico, expresado en Newtons por culombios, N / A.
Campo magnético
La fórmula que describe la fuerza aplicada por el campo magnético es:
En el cual:
- F: es la fuerza magnética aplicada por el campo magnético sobre una carga, expresada en Newtons, No..
- Qué: es la carga que se mueve en el campo magnético, expresada en culombios, contra.
- v: es la velocidad de la carga, expresada en metros por segundo, EM.
- Bes el campo magnético, expresado en teslas, Tú. Esta unidad es equivalente a (N xs) / (C xm).
- θ: es el ángulo entre la velocidad de la carga y el campo magnético. No tiene unidades.
Fuerza centrípeta y centrífuga
La fuerza centrípeta es la fuerza que actúa sobre un objeto que se mueve alrededor de un eje de rotación. La fuerza siempre está dirigida hacia el eje de rotación, siendo así una fuerza que mantiene el objeto en circulación alrededor del eje. En cambio, la fuerza centrífuga actúa en dirección opuesta al eje de rotación, debido a la inercia del movimiento.
Para ilustrar los dos tipos de fuerza, tomemos la Tierra y el sol como ejemplo. La gravedad es la fuerza centrípeta que mantiene a la Tierra girando alrededor del sol. Por otro lado, debido a la inercia del movimiento, la Tierra sufre una fuerza centrífuga en dirección opuesta al sol. Juntas, las dos fuerzas evitan que la Tierra se salga de la órbita o choque con el sol.
A pesar de las diferencias entre las dos fuerzas, ambas se pueden calcular con la siguiente fórmula:
En el cual:
- F: es la fuerza centrípeta o centrífuga aplicada al objeto que gira alrededor del eje de rotación. Se expresa en Newton, No..
- metro: es la masa del móvil, expresada en kilogramos, kg.
- v: es la velocidad del móvil, expresada en metros por segundo, EM.
- r: es la distancia entre el objeto y el eje de rotación, expresada en metros, metro.
Si se conoce la velocidad angular, la fórmula se puede reescribir de la siguiente manera:
En el cual w es la velocidad angular, expresada como 1/s.
Fuerza elástica
La fuerza elástica es la que devuelve a un cuerpo a su forma original después de haber sido deformado por una fuerza externa. Imagina que tomamos un resorte y lo estiramos con las manos, deformándolo. Cuando se suelta, la fuerza elástica del resorte le permite volver a su forma original.
De acuerdo con la ley de Hooke, la fuerza elástica se puede calcular con la siguiente fórmula:
O:
- F: es la fuerza elástica aplicada al objeto, expresada en Newtons, No..
- Qué: es la constante de proporcionalidad que depende de la forma y composición del objeto. Se expresa en Newtons por metro cuadrado, Nuevo Méjico2.
- Alabama: es la cantidad de deformación producida por la fuerza externa, expresada en metros, metro. El término Alabama es intercambiable con X.
Resistencia a la tracción
La fuerza de tracción es una fuerza de tracción transmitida por una cuerda, alambre, cable o cadena sobre un objeto. Es una fuerza que se opone a otra, como la gravedad o una persona tirando de una cuerda.
La fuerza de tracción no tiene una fórmula predefinida. En cambio, la fuerza opuesta debe tomarse como referencia. Por ejemplo, si queremos calcular la fuerza de tracción en una cuerda que sostiene una esfera, la fuerza de tracción será la misma que la fuerza de gravedad aplicada al objeto. Es decir:
Ver también:
- cual es la fuerza
- la fuerza de la gravedad
- segunda ley de newton
- Ley de Coulomb