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02
JUN
2013

Fuerza de roce deslizante

by estudiapuntes
, , ,
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2. TIPOS DE FUERZAS EN LA NATURALEZA
Cualquiera sea la naturaleza de la fuerza que actúe sobre un cuerpo, esta puede
ser clasificada de acuerdo a la forma en que es aplicada sobre otro cuerpo. Según
esto, las fuerzas se clasifican en dos tipos: por contacto y a distancia.
Conociendo Mas:
Cada vez que dos cuerpos interactúan de modo que parte de sus superficies
están juntas, se dice que se ejercen
fuerzas por contacto
. Por ejemplo, cuando
aplicas una fuerza con tu mano para poder abrir una puerta.
Si tomas una moneda con tu mano y la sueltas, esta caerá en línea recta
verticalmente hacia el suelo. Pero ¿por qué cae si no hay ningún cuerpo en
contacto directo sobre ella que la empuje hacia el suelo? La moneda caerá, es
decir, cambiará su estado de reposo al de movimiento, debido a la acción de una
fuerza denominada
fuerza de gravedad.
Esta fuerza, al igual que la
fuerza
magnética
y la
fuerza eléctrica
, pertenece a otro tipo de fuerzas denominadas
fuerzas a distancia
. Las fuerzas a distancia se producen cuando dos cuerpos
interactúan el uno sobre el otro sin que exista ningún contacto entre ellos.
En la actualidad, las interacciones o fuerzas existentes en la naturaleza se
clasifican en cuatro:
interacciones fuertes
(al interior del núcleo de
los átomos),
interacciones débiles
(responsables de la formación de
moléculas),
interacciones electromagnéticas
(afectan a los cuerpos
eléctricamente cargados) e
interacciones gravitacionales
(atracción que
una masa ejerce sobre otra, y afecta a todos los cuerpos). Las menos
intensas de ellas y a la vez las de mayor alcance son las fuerzas
gravitacionales, mientras que las interacciones nucleares fuertes son las
de menor alcance pero las más intensas.
La fuerza peso
Cuando lanzas con tus manos una pelota hacia arriba, esta siempre vuelve a caer,
sin importar cuán fuerte la lances. ¿A qué se debe esto? ¿Qué es lo que produce
la caída de la pelota?
Como sabemos, una fuerza tiene como efecto cambiar el estado de movimiento
de un cuerpo, por lo que la caída de la pelota se debe a una fuerza. Pero ¿cuál es
el cuerpo que ejerce la fuerza?
En este caso, el cuerpo que ejerce la fuerza sobre la pelota haciéndola caer, es la
Tierra. ¿Ocurrirá lo mismo con otros cuerpos al ser lanzados hacia arriba?
Nuestro planeta ejerce una
fuerza sobre todos los cuerpos
que están en su superficie,
atrayéndolos. Esta fuerza se
conoce con el nombre de
fuerza de gravedad
o
peso
.
El peso, al igual que todas las
fuerzas, puede ser representado
mediante un vector. Este vector
tiene una dirección vertical al
lugar donde se encuentra el
cuerpo, y su sentido apunta
siempre hacia el centro de la
Tierra.
Conversemos:

Todos los días cargas un gran peso trasladando tu mochila y, en
ocasiones, lo haces usando un solo hombro, transformándose en una
costumbre. De esta forma, sin darte cuenta, estás perjudicando los huesos
y músculos de tu espalda, llegando incluso a deformar tu columna
vertebral. ¿Qué acciones podrías realizar para mejorar este hábito?, ¿qué
otras acciones podrías realizar para cuidar los músculos y huesos de tu
espalda, por ejemplo, al estar sentado en clases?
¿De qué depende el peso de un cuerpo?
¿Qué crees que resulta más fácil, levantar una pelota de fútbol o una pelotita de
plumavit?
Ciertamente es más fácil levantar una pelotita de plumavit, debido a que el peso
de esta es menor que el peso de la pelota de fútbol. Esto quiere decir que la
fuerza con que la Tierra atrae a la pelota de fútbol, es mayor que la fuerza con
que atrae a la de plumavit.
¿Cuál es la diferencia entre peso y masa?
Si bien masa y peso son conceptos muy diferentes, se encuentran relacionados
entre sí. El peso depende simultáneamente de la masa que posea el cuerpo y del
lugar del universo en el que este se encuentre. De esta manera, masa y peso se
vinculan a través de la relación:
Peso (N) = masa (kg) x gravedad (N/kg)
La masa de un cuerpo no cambiará aunque este sea llevado a otros lugares del
universo. El peso, en cambio, corresponde a la fuerza con que la Tierra atrae a
dicho cuerpo hacia su centro. Por ejemplo, si la masa de un cuaderno aquí en la
Tierra es de 1 kilogramo; su peso es de unos 10 N. ¿Cómo será la masa y el peso
del mismo cuaderno en la Luna?
Fuerza de gravedad
En 1687,
Isaac Newton
enunció la ley de
gravitación universal
, que explica el
movimiento de los astros en el universo y muchos otros fenómenos. Newton
comprobó que la fuerza que atraía a una manzana hacia el suelo era la misma que
mantenía a la Luna orbitando en torno a la Tierra.
Según esta ley, todos los cuerpos con masa en el universo se atraen unos a otros
mediante la
fuerza de gravedad
. La intensidad de esta fuerza depende de dos
factores: la masa de los objetos y la distancia entre ellos.
La ley de gravitación universal se expresa a través de la siguiente fórmula
matemática:
F=Gm1m2d2
G es la constante de gravitación universal, es un valor que no cambia en ninguna
parte del Universo. Por lo tanto, la fuerza de gravedad (
F
) es mayor cuando el
producto de las masas de los cuerpos que interactúan aumenta y disminuye
cuando la distancia que separa ambos cuerpos es mayor
La masa de dos cuerpos cualesquiera del Universo se atraen con
una fuerza que disminuye con la distancia.
Mientras mayor sea la
masa de los cuerpos y más cerca se encuentren el uno del
otro, más intensa será la fuerza gravitacional entre ellos
.
En el caso de nuestro paneta, la fuerza de gravedad apunta hacia
el centro de la Tierra, por lo cual atrae los cuerpos hacia la
superficie terrestre y actúa a distancia; por esta razón, es
experimentada no solo en cualquier lugar de nuestro planeta,
sino que también lejos de él.
Gravedad en el espacio
Las millones de estrellas contenidas en nuestra
galaxia interactúan entre sí mediante fuerzas
gravitacionales. Si bien las estrellas y galaxias se
encuentran muy alejadas unas de otras, la fuerza de
gravedad que se ejerce es grande ya que sus masas
también lo son.
La fuerza de gravedad es responsable de los
movimientos que se observan en el universo, como
el movimiento de los planetas alrededor del Sol y la
órbita de la Luna alrededor de la Tierra. También
permite que cientos de satélites artificiales estén, en
este mismo momento, orbitando nuestro planeta.
La Luna gira alrededor de nuestro planeta empleando
aproximadamente 28 días en cada vuelta.
Si atas una pelota a una cuerda y comienzas a
hacerla girar circularmente sobre tu cabeza,
sentirás en tu mano la acción de una fuerza que
actúa hacia el centro del círculo descrito por la
pelota. Si imaginas que tu mano es la Tierra y la
pelota es la Luna, la fuerza que ejerce tu mano,
sería como la fuerza de gravedad que determina
la órbita lunar.
Conversemos:

La fuerza de gravedad tiene gran influencia en la formación de estrellas a
partir de las nubes interestelares y también es responsable de los agujeros
negros. Estos son cuerpos pequeños pero dotados de una masa
extraordinariamente grande, por lo que ejercen una fuerza de gravedad
muy intensa sobre cualquier objeto colocado en su vecindad, atrayéndolo
hacia sí e impidiendo que este pueda escapar. De la gravedad de un
agujero negro no puede escapar ni siquiera la luz
La fuerza de roce
Observa la siguiente fotografía.
¿Por qué crees que es necesario hacer un
esfuerzo para mover las cajas?
En las zonas de contacto entre la caja y el suelo,
aparece una fuerza que se opone al movimiento,
por eso se debe hacer un esfuerzo para vencerla.
Esa fuerza se llama
fuerza de roce
o
fricción
.
La fuerza de roce es responsable de que los
cuerpos reduzcan la rapidez con que se mueven y
lleguen incluso a detenerse.
Fuerza de roce
deslizante
Este tipo de roce se presenta
cuando dos superficies sólidas
se deslizan una sobre la otra.
Depende de las sustancias de
las que están hechos los objetos
que se ponen en contacto;
mientras más rugosas sean las
superficies, mayor será la
intensidad de la fuerza de roce.
Fuerza de roce rodante
Esta fuerza de roce se presenta
cuando un cuerpo, como la
rueda de un auto o de una
bicicleta, gira sobre el suelo sin
resbalar. En general, esta fuerza
es menor que la de roce
deslizante.
Fuerza de roce viscoso
Esta es la fuerza de roce
existente cuando un cuerpo
sólido se mueve dentro de un
fluido, como el agua o el aire.
La fuerza de roce viscoso
aumenta al crecer la velocidad
del movimiento del cuerpo.
La fuerza normal
Cuando te encuentras de pie, tu peso es una fuerza que se ejerce sobre el suelo,
pero, ¿por qué no te mueves en la dirección de esta fuerza? Esto se debe a que tu
peso se encuentra en equilibrio con otra fuerza de igual magnitud y dirección, pero
de sentido contrario, esta se llama
fuerza normal
. Esta fuerza aparece cada vez que
un cuerpo se apoya sobre una superficie. Por ejemplo, un televisor apoyado sobre
una mesa o un esquiador que desciende por la ladera de una montaña
experimentan la acción de la fuerza normal.
La intensidad de la fuerza normal alcanza su máximo valor cuando la superficie de
apoyo es horizontal y disminuye a medida que la superficie se inclina, como en el
caso de la ladera de un cerro. La fuerza normal es cero si el cuerpo no se
encuentra apoyado sobre la superficie.
Acción muscular
Una de las principales características de los animales es su capacidad de
moverse y desplazarse. Pero ¿qué es lo que permite el movimiento? El
desplazamiento de los seres vivos es posible debido a la presencia de estructuras
que les permiten caminar, saltar, correr y aplicar fuerzas sobre otros cuerpos.
En nuestro cuerpo, el
sistema locomotor
el que permite que podamos
movernos. Los músculos que forman parte del sistema locomotor, al contraerse y
relajarse son capaces de producir una fuerza, lo que se traduce en movimiento o
en la deformación de algún cuerpo

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