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Iniciación a la física

Autor: Manel Aljama Garcia
Curso:
9,47/10 (15 opiniones) |48159 alumnos|Fecha publicación: 22/03/2005
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Capítulo 3:

 Fuerza y presión: Peso de los cuerpos.

Idea General

La tierra atrae a todos los cuerpos que están dentro de su campo de acción con una fuerza que es la gravedad.  Esta es el caso particular aplicado a la Tierra, de la atracción llamada gravitación universal, que se ejerce entre todos los cuerpos del Universo.  A la gravedad se debe el peso de los cuerpos como resultado de aplicar esa fuerza a la masa.  La masa de un cuerpo no varía, su peso sí.  El equilibrio en los cuerpos está relacionado con el centro de gravedad.  La presión resulta de relacionar la fuerza con la superficie sobre la que actúa. 

Gravitación Universal

Entre todos los cuerpos del universo se ejerce una fuerza de atracción mutua que se llama gravitación universal. La gravedad no es más que el caso particular aplicado a la Tierra, de la gravitación universal  Fue estudiada por Newton y su formulación dice así: Todos los cuerpos del universo se atraen con una fuerza que es directamente proporcional a sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias que los separan.

Dados dos cuerpos M y M´ , separados por una distancia d, la fuerza f con que se atraen se expresa así:

Fuerza y presión: Peso de los cuerpos. 

G es una constante llamada Gravitación Universal

Peso de los cuerpos

El peso de un cuerpo equivale a la acción que la gravedad ejerce sobre la masa de ese cuerpo, o sea la fuerza con que lo atrae a la Tierra. Como fuerza tiene dirección, sentido, intensidad y punto de aplicación. La dirección y el sentido son hacia la Tierra. La intensidad de la fuerza de gravedad aplicada al cuerpo es lo que se denomina su peso.

El peso de un cuerpo varía con la latitud y la altitud.  El peso de un cuerpo disminuye al aumentar la altitud.

Peso y Masa

Para un mismo cuerpo su peso varía según el lugar. Pero el cuerpo, su masa su forma no cambia.  También hemos dicho que el peso depende de la gravedad al aplicar ésta a la masa. Si llamamos P al peso,  M a la masa y g a la gravedad tendremos:

P = M*g

Centro de Gravedad

Un cuerpo sólido rígido esta formado por pequeñas partículas unidas. Sobre cada una de estas partículas actúa la fuerza de gravedad.  El conjunto de fuerzas que actúan sobre las partículas forma un sistema de fuerzas paralelas y del mismo sentido. Al resolver este sistema, la resultante tiene un punto de aplicación situado en el cuerpo, el cual llamamos centro de gravedad.

Podemos definir como Centro de Gravedad de un cuerpo al punto de aplicación de la resultante del sistema de fuerzas paralelas formadas por la acción de la gravedad sobre las partículas  del cuerpo.

Si el cuerpo es un sólido homogéneo de figura regular, su centro de gravedad coincide con el centro de la figura.  Si el sólido es irregular, calculamos su centro de gravedad suspendiéndole desde distintos puntos de su superficie y trazando en cxada punto su vertical. El punto donde se cruzan todas las verticales es el centro de gravedad.

Equilibrio

El equilibrio en los sólidos puede ser

·       Estable

      Cuando una fuerza desvía al cuerpo de su posición de equilibrio y al dejar de actuar la fuerza , el cuerpo recupera su equilibrio.  En este caso se eleva el centro de gravedad al desplazar al cuerpo.

·       Inestable

       El cuerpo no recupera su equilibro. Es porque desciende su centro de gravedad.

·       Indiferente

       Cuando el cuerpo siempre está en posición de equilibrio. El centro de gravedad no varía de altura por mucho que cambie de posición el cuerpo.

Condiciones para que haya equilibrio

·       Cuerpo apoyado en un punto

       Hay equilibrio si la vertical trazada por el centro de gravedad pasa por el punto de suspensión.

·       Cuerpo apoyado en una recta

       Hay equilibrio si la vertical trazada por el centro de gravedad pasa por la recta de sustentación o es paralela a ella.

·       Cuerpo apoyado en un plano

      Hay equilibrio si la vertical trazada por el centro de gravedad cae en la base de sustentación

Fuerza y presión: Peso de los cuerpos.

Equilibrio en los líquidos

La superficie de los líquidos es siempre plana y horizontal. Esto es porque tienen libres sus moléculas y sobre cada una de ellas actúa la gravedad. El equilibrio es estable, cuando deja de actuar una fuerza, la superficie vuelve a ser plana.  Cuando se dos líquidos que no se mezclan se juntan, el más pesado se sitúa debajo y la superficie de separación sigue siendo horizontal y plana.

La Presión

Es la fuerza que actúa sobre una superficie determinada  y se puede representar así:

Fuerza y presión: Peso de los cuerpos. 

Donde p presión es la directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la superficie S. Para medir la presión se puede usar el kilogramo fuerza por cm2. La unidad de medida es el bar, en meteorología se usa el milibar, que es una milésima de bar.  Una atmósfera equivale a 1013 milibares.

Cuando se ejerce mayor presión es cuando hay menor superfície: por esto podemos clavar un aguja, cortar con unas tijeras o cuchillo, etc.  Por el contrario aumentando la superficie disminuye la presión y no nos hundimos: esquíes para nieve, ruedas de tractor, etc.

Gravitación Universal

La Ley de la Gravitación Universal o Principio de Newton suscitó reticencias al aparecer. No fue hasta que Halley necesitó averiguar sobre el movimiento de los planetas que Newton volvió a plantear su Principia. De la idea de una manzada que cae del árbol, atraída por la gravedad, surge otra que sobre el poder de atracción va más allá de la manzana y afecta a la luna y demás astros.

Capítulo siguiente - Presión en los líquidos.
Capítulo anterior - El equilibrio.

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