La primera de las Tres leyes del movimiento de Sir Isaac Newton, que forman la base de la mecánica clásica, establece que un El objeto en reposo o en un estado de movimiento uniforme permanecerá así indefinidamente en ausencia de una fuerza. En otras palabras, una fuerza es la que provoca un cambio en la velocidad o aceleración. La cantidad de aceleración producida en un objeto por una fuerza dada está determinada por la masa del objeto.
La fuerza y la velocidad son direccionales
Cuando los físicos hablan de la velocidad de un objeto, no solo se refieren a la velocidad del objeto, sino también a la dirección en la que se mueve. De manera similar, la fuerza tiene un componente direccional y cuantitativo: una fuerza que se opone directamente La velocidad de un objeto tiene un efecto diferente sobre el objeto que una fuerza que actúa en ángulo recto con su movimiento. En términos matemáticos, fuerza, velocidad y aceleración, que es la tasa de cambio de velocidad. producidas por una fuerza - son cantidades "vectoriales", que es un término que implica su direccionalidad componente.
Fuerzas que actúan en un avión
La forma más fácil de entender cómo una fuerza altera la velocidad de un objeto es imaginar que esa fuerza actúa en la misma dirección que la velocidad. Por ejemplo, los motores a reacción de un avión proporcionan una fuerza que actúa en la dirección del movimiento del avión, dándole una aceleración positiva y haciéndolo ir más rápido. La fricción del aire, por otro lado, se opone directamente al movimiento del avión y lo desacelera; si los motores dejan de funcionar, el avión se caerá del cielo. Pero cuando la fuerza del motor y el empuje hacia arriba de la presión del aire en las alas diseñadas aerodinámicamente equilibran la fuerza de fricción y otras fuerzas de desaceleración, incluida la gravedad, el avión vuela a una velocidad constante hacia su destino.
La fuerza de la gravitación
La atracción gravitacional que ejerce el sol sobre la Tierra es un ejemplo de una fuerza con un importante componente direccional. Debido a que la fuerza gravitacional actúa en ángulo recto con el movimiento de la Tierra, no cambia la velocidad a la que viaja el planeta, pero cambia constantemente la dirección. Como resultado, la Tierra se mueve en una órbita casi circular. La velocidad de la Tierra puede ser relativamente constante, pero su velocidad siempre cambia como resultado de la fuerza de gravitación que siempre la empuja hacia el sol. La misma fuerza gravitacional mantiene a los satélites en órbita alrededor de la Tierra.
Diagramas de cuerpo libre
La relación matemática entre la fuerza (F) ejercida sobre un objeto y su aceleración (a) es F = m • a, donde "m" es la masa del objeto. La unidad de fuerza en el sistema métrico es el newton, que lleva el nombre de Isaac Newton, el físico inglés que formuló la relación. En el mundo real, generalmente hay varias fuerzas que actúan sobre un cuerpo, cada una con un componente direccional. Estas fuerzas pueden ser de naturaleza mecánica, gravitacional, eléctrica o magnética. Para predecir el movimiento del objeto, a menudo es útil dibujar un diagrama de cuerpo libre, que es una representación gráfica de estas fuerzas que muestra la magnitud y la dirección de cada una.