Convertidor de longitud y distancia Convertidor de masa Alimentos a granel y Convertidor de volumen de alimentos Convertidor de área Convertidor de unidades de volumen y receta Convertidor de temperatura Convertidor de presión, tensión, módulo de Young Convertidor de energía y trabajo Convertidor de potencia Convertidor de fuerza Convertidor de tiempo Convertidor de velocidad lineal Convertidor de ángulo plano Convertidor de eficiencia térmica y eficiencia de combustible de números en diferentes sistemas numéricos Convertidor de unidades de medida de cantidad de información Tipos de cambio Dimensiones de ropa y zapatos de mujer Dimensiones de ropa y zapatos de hombre Convertidor de frecuencia de rotación y velocidad angular Convertidor de aceleración Convertidor de aceleración angular Convertidor de densidad Convertidor de volumen específico Convertidor de momento de inercia Momento Convertidor de fuerza Convertidor de par Convertidor de poder calorífico específico (por masa) Densidad de energía y convertidor de poder calorífico específico del combustible (por volumen) Convertidor de diferencia de temperatura Convertidor de coeficiente Coeficiente de expansión térmica Convertidor de resistencia térmica Convertidor de conductividad térmica Convertidor de capacidad calorífica específica Convertidor de exposición energética y potencia radiante Convertidor de densidad de flujo de calor Convertidor de coeficiente de transferencia de calor Convertidor de caudal volumétrico Convertidor de caudal másico Convertidor de caudal molar Convertidor de densidad de flujo másico Convertidor de concentración molar Convertidor de viscosidad cinemática Convertidor de tensión superficial Vapor Convertidor de permeabilidad Convertidor de densidad de flujo de vapor de agua Convertidor de nivel de sonido Convertidor de sensibilidad de micrófono Convertidor de nivel de presión de sonido (SPL) Convertidor de nivel de presión de sonido con presión de referencia seleccionable Convertidor de brillo Convertidor de intensidad de luz Convertidor de iluminancia Convertidor de resolución de gráficos por computadora Convertidor de frecuencia y longitud de onda Potencia en dioptrías y distancia focal Potencia de dioptrías de distancia y aumento de lente (×) Convertidor de carga eléctrica Convertidor de densidad de carga lineal Convertidor de densidad de carga superficial Convertidor de densidad de carga volumétrica Convertidor de corriente eléctrica Convertidor de densidad de corriente lineal Convertidor de densidad de corriente superficial Convertidor de intensidad de campo eléctrico Convertidor de potencial electrostático y voltaje Convertidor de resistencia eléctrica Convertidor Resistividad eléctrica Convertidor de conductividad eléctrica Convertidor de conductividad eléctrica Convertidor de inductancia de capacitancia Convertidor de calibre de cable de EE. UU. Niveles en dBm (dBm o dBm), dBV (dBV), vatios, etc. unidades Convertidor de fuerza magnetomotriz Convertidor de fuerza de campo magnético Convertidor de flujo magnético Convertidor de inducción magnética Radiación. Radiación ionizante Convertidor de tasa de dosis absorbida Radiactividad. Convertidor de desintegración radiactiva Radiación. Convertidor de dosis de exposición Radiación. Conversor de dosis absorbida Conversor de prefijo decimal Transferencia de datos Conversor de unidades tipográficas y de procesamiento de imágenes Conversor de unidades de volumen de madera Cálculo de masa molar Tabla periódica de elementos químicos por D. I. Mendeleev
Valor inicial
Valor convertido
newton exanewton petanewton teranewton giganewton meganewton kilonewton hectonewton decanewton decinewton centinewton milinewton micronewton nanonewton piconewton femtonewton attonnewton dina julio por metro julio por centímetro gramo-fuerza kilogramo-fuerza tonelada-fuerza (corta) tonelada-fuerza (larga) tonelada-fuerza kilolibra (métrica) - fuerza kilolibra-fuerza libra-fuerza onza-fuerza poundal libra-pie por seg² gramo-fuerza kilogramo-fuerza paredes fuerza de gravedad miligravedad-fuerza unidad atómica de fuerza
Fuerza de campo eléctrico
Más sobre la fuerza
Información general
En física, la fuerza se define como un fenómeno que cambia el movimiento de un cuerpo. Esto puede ser tanto el movimiento de todo el cuerpo como de sus partes, por ejemplo, durante la deformación. Si, por ejemplo, se levanta una piedra y luego se suelta, caerá porque es atraída al suelo por la gravedad. Esta fuerza cambió el movimiento de la piedra: de un estado de calma, se movió con aceleración. Al caer, la piedra doblará la hierba hasta el suelo. Aquí, una fuerza llamada peso de la piedra cambió el movimiento de la hierba y su forma.
La fuerza es un vector, es decir, tiene una dirección. Si varias fuerzas actúan simultáneamente sobre un cuerpo, pueden estar en equilibrio si su suma vectorial es cero. En este caso, el cuerpo está en reposo. La roca del ejemplo anterior probablemente rodará por el suelo después de la colisión, pero eventualmente se detendrá. En este momento, la fuerza de la gravedad lo empujará hacia abajo y la fuerza de la elasticidad, por el contrario, lo empujará hacia arriba. La suma vectorial de estas dos fuerzas es cero, por lo que la roca está en equilibrio y no se mueve.
En el sistema SI, la fuerza se mide en newtons. Un newton es la suma vectorial de fuerzas que cambia la velocidad de un cuerpo de un kilogramo en un metro por segundo en un segundo.
Arquímedes fue uno de los primeros en estudiar las fuerzas. Estaba interesado en la influencia de las fuerzas sobre los cuerpos y la materia en el Universo, y construyó un modelo de esta interacción. Arquímedes creía que si la suma vectorial de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es cero, entonces el cuerpo está en reposo. Posteriormente se demostró que esto no es del todo cierto, y que los cuerpos en equilibrio también pueden moverse a velocidad constante.
Fuerzas basicas en la naturaleza
Son las fuerzas las que mueven los cuerpos, o los hacen permanecer en su lugar. Hay cuatro fuerzas principales en la naturaleza: la gravedad, la interacción electromagnética, la interacción fuerte y la interacción débil. También se conocen como interacciones fundamentales. Todas las demás fuerzas son derivadas de estas interacciones. Las interacciones fuertes y débiles actúan sobre los cuerpos en el microcosmos, mientras que los efectos gravitacionales y electromagnéticos también actúan a grandes distancias.
Fuerte interacción
La más intensa de las interacciones es la fuerza nuclear fuerte. La conexión entre los quarks que forman los neutrones, los protones y las partículas que los componen surge precisamente por la interacción fuerte. El movimiento de los gluones, partículas elementales sin estructura, es causado por una fuerte interacción y se transmite a los quarks debido a este movimiento. Sin la fuerza fuerte, la materia no existiría.
Interacción electromagnética
La interacción electromagnética es la segunda más grande. Ocurre entre partículas con cargas opuestas que se atraen entre sí, y entre partículas con las mismas cargas. Si ambas partículas tienen carga positiva o negativa, se repelen. El movimiento de partículas que se produce es la electricidad, un fenómeno físico que utilizamos todos los días en la vida cotidiana y en la tecnología.
Las reacciones químicas, la luz, la electricidad, la interacción entre moléculas, átomos y electrones: todos estos fenómenos ocurren debido a la interacción electromagnética. Las fuerzas electromagnéticas impiden la penetración de un cuerpo sólido en otro, ya que los electrones de un cuerpo repelen los electrones del otro cuerpo. Inicialmente, se creía que las influencias eléctricas y magnéticas son dos fuerzas diferentes, pero luego los científicos descubrieron que se trata de una especie de interacción única. La interacción electromagnética es fácil de ver con un simple experimento: quitarse un suéter de lana por la cabeza o frotarse el cabello contra un paño de lana. La mayoría de los cuerpos tienen carga neutra, pero frotar una superficie contra otra puede cambiar la carga en esas superficies. En este caso, los electrones se mueven entre dos superficies, siendo atraídos por electrones con cargas opuestas. Cuando hay más electrones en la superficie, la carga superficial total también cambia. El cabello "erizado" cuando una persona se quita un suéter es un ejemplo de este fenómeno. Los electrones en la superficie del cabello son atraídos más fuertemente por los átomos de c en la superficie del suéter que los electrones en la superficie del suéter son atraídos por los átomos en la superficie del cabello. Como resultado, los electrones se redistribuyen, lo que conduce a la aparición de una fuerza que atrae el cabello hacia el suéter. En este caso, el cabello y otros objetos cargados son atraídos no solo por superficies con cargas no solo opuestas sino también neutras.
Interacción débil
La fuerza nuclear débil es más débil que la fuerza electromagnética. Así como el movimiento de los gluones provoca una fuerte interacción entre los quarks, el movimiento de los bosones W y Z provoca una interacción débil. Los bosones son partículas elementales emitidas o absorbidas. Los bosones W participan en la desintegración nuclear, y los bosones Z no afectan a otras partículas con las que entran en contacto, sino que solo les transfieren impulso. Debido a la interacción débil, es posible determinar la edad de la materia utilizando el método de análisis de radiocarbono. La edad de los hallazgos arqueológicos se puede determinar midiendo el contenido de isótopos de carbono radiactivo en relación con los isótopos de carbono estables en el material orgánico de este hallazgo. Para ello, se quema un pequeño fragmento de una cosa previamente limpiado, cuya edad hay que determinar, y así se extrae el carbono, que luego se analiza.
interacción gravitacional
La interacción más débil es la gravitacional. Determina la posición de los objetos astronómicos en el universo, provoca el flujo y reflujo de las mareas y, por ello, los cuerpos arrojados caen al suelo. La fuerza gravitacional, también conocida como fuerza de atracción, atrae a los cuerpos entre sí. Cuanto mayor es la masa del cuerpo, más fuerte es esta fuerza. Los científicos creen que esta fuerza, como otras interacciones, surge debido al movimiento de partículas, gravitones, pero hasta ahora no han podido encontrar tales partículas. El movimiento de los objetos astronómicos depende de la fuerza de la gravedad, y la trayectoria del movimiento se puede determinar conociendo la masa de los objetos astronómicos circundantes. Fue con la ayuda de tales cálculos que los científicos descubrieron a Neptuno incluso antes de ver este planeta a través de un telescopio. La trayectoria del movimiento de Urano no podía explicarse por las interacciones gravitatorias entre los planetas y las estrellas conocidas en ese momento, por lo que los científicos asumieron que el movimiento ocurre bajo la influencia de la fuerza gravitacional de un planeta desconocido, lo que luego se comprobó.
De acuerdo con la teoría de la relatividad, la fuerza de atracción cambia el continuo espacio-tiempo, el espacio-tiempo de cuatro dimensiones. Según esta teoría, el espacio se curva por la fuerza de la gravedad, y esta curvatura es mayor cerca de los cuerpos con mayor masa. Esto suele ser más notable cerca de cuerpos grandes como los planetas. Esta curvatura ha sido probada experimentalmente.
La fuerza de atracción provoca una aceleración en los cuerpos que vuelan hacia otros cuerpos, por ejemplo, al caer a la Tierra. La aceleración se puede encontrar utilizando la segunda ley de Newton, por lo que se conoce para los planetas cuya masa también se conoce. Por ejemplo, los cuerpos que caen al suelo caen con una aceleración de 9,8 metros por segundo.
Flujo y reflujo
Un ejemplo de la acción de la fuerza de atracción son los flujos y reflujos. Surgen debido a la interacción de las fuerzas de atracción de la Luna, el Sol y la Tierra. A diferencia de los sólidos, el agua cambia fácilmente de forma cuando se le aplica una fuerza. Por lo tanto, las fuerzas de atracción de la Luna y el Sol atraen agua con más fuerza que la superficie de la Tierra. El movimiento del agua causado por estas fuerzas sigue el movimiento de la Luna y el Sol con respecto a la Tierra. Este es el flujo y reflujo, y las fuerzas que surgen en este caso son fuerzas formadoras de mareas. Como la Luna está más cerca de la Tierra, las mareas dependen más de la Luna que del Sol. Cuando las fuerzas de formación de mareas del Sol y la Luna están igualmente dirigidas, se produce la marea más grande, llamada marea sicigia. La marea más pequeña, cuando las fuerzas que forman la marea actúan en diferentes direcciones, se llama cuadratura.
La frecuencia de las mareas depende de la ubicación geográfica de la masa de agua. Las fuerzas gravitatorias de la Luna y el Sol atraen no solo el agua, sino también la Tierra misma, por lo que en algunos lugares las mareas ocurren cuando la Tierra y el agua son atraídas en una dirección, y cuando esta atracción ocurre en direcciones opuestas. En este caso, la marea alta ocurre dos veces al día. En otros lugares sucede una vez al día. Las mareas dependen de la costa, las mareas oceánicas de la zona, la posición de la Luna y el Sol y la interacción de sus fuerzas de atracción. En algunos lugares, las mareas altas y bajas ocurren cada pocos años. Según la estructura de la costa y la profundidad del océano, las mareas pueden afectar las corrientes, las tormentas, los cambios en la dirección y la fuerza del viento y los cambios en la presión barométrica. Algunos lugares usan relojes especiales para determinar la próxima marea alta o baja. Habiéndolos instalado en un lugar, debe configurarlos nuevamente cuando se mude a otro lugar. Dichos relojes no funcionan en todas partes, ya que en algunos lugares es imposible predecir con precisión la próxima marea alta y baja.
El poder del agua en movimiento durante las mareas altas y bajas ha sido utilizado por el hombre desde la antigüedad como fuente de energía. Los molinos de marea consisten en un depósito de agua, que se llena con agua durante la marea alta y se descarga con la marea baja. La energía cinética del agua impulsa la rueda del molino y la energía resultante se utiliza para realizar trabajo, como moler harina. Hay una serie de problemas con el uso de este sistema, como los ambientales, pero a pesar de esto, las mareas son una fuente de energía prometedora, confiable y renovable.
Otros poderes
Según la teoría de las interacciones fundamentales, todas las demás fuerzas de la naturaleza son derivadas de cuatro interacciones fundamentales.
Fuerza de reacción de apoyo normal
La fuerza de la reacción normal del apoyo es la fuerza de reacción del cuerpo a la carga del exterior. Es perpendicular a la superficie del cuerpo y está dirigida contra la fuerza que actúa sobre la superficie. Si el cuerpo descansa sobre la superficie de otro cuerpo, entonces la fuerza de la reacción normal del soporte del segundo cuerpo es igual a la suma vectorial de las fuerzas con las que el primer cuerpo presiona al segundo. Si la superficie es vertical a la superficie de la Tierra, entonces la fuerza de la reacción normal del soporte se dirige en dirección opuesta a la fuerza de gravedad de la Tierra y es igual a ella en magnitud. En este caso, su vector fuerza es cero y el cuerpo está en reposo o moviéndose a velocidad constante. Si esta superficie tiene una pendiente con respecto a la Tierra, y todas las demás fuerzas que actúan sobre el primer cuerpo están en equilibrio, entonces la suma vectorial de la gravedad y la fuerza de la reacción normal del soporte está dirigida hacia abajo, y el primer cuerpo se desliza sobre la superficie del segundo.
Fuerza de fricción
La fuerza de fricción actúa paralela a la superficie del cuerpo y opuesta a su movimiento. Ocurre cuando un cuerpo se mueve a lo largo de la superficie de otro, cuando sus superficies están en contacto (fricción por deslizamiento o rodadura). La fricción también ocurre entre dos cuerpos en reposo si uno descansa sobre una superficie inclinada del otro. En este caso, esta es la fuerza de fricción estática. Esta fuerza se usa ampliamente en la tecnología y en la vida cotidiana, por ejemplo, cuando se mueven vehículos con la ayuda de ruedas. La superficie de las ruedas interactúa con la carretera y la fuerza de fricción no permite que las ruedas se deslicen sobre la carretera. Para aumentar la fricción, se colocan neumáticos de goma en las ruedas y, en condiciones de hielo, se colocan cadenas en los neumáticos para aumentar aún más la fricción. Por lo tanto, sin la fuerza de fricción, el transporte es imposible. El rozamiento entre la goma de los neumáticos y la carretera asegura la conducción normal del coche. La fuerza de fricción de rodadura es menor que la fuerza de fricción de deslizamiento en seco, por lo que esta última se utiliza durante el frenado, lo que le permite detener rápidamente el automóvil. En algunos casos, por el contrario, la fricción interfiere, porque desgasta las superficies de fricción. Por lo tanto, se elimina o minimiza con la ayuda de un líquido, ya que la fricción líquida es mucho más débil que la fricción seca. Es por eso que las partes mecánicas, como la cadena de una bicicleta, a menudo se lubrican con aceite.
Las fuerzas pueden deformar sólidos, así como cambiar el volumen de líquidos y gases y la presión en ellos. Esto ocurre cuando la acción de una fuerza se distribuye de manera desigual sobre un cuerpo o sustancia. Si una fuerza lo suficientemente grande actúa sobre un cuerpo pesado, puede comprimirse en una bola muy pequeña. Si el tamaño de la bola es inferior a cierto radio, el cuerpo se convierte en un agujero negro. Este radio depende de la masa del cuerpo y se llama Radio de Schwarzschild. El volumen de esta bola es tan pequeño que, comparado con la masa del cuerpo, es casi cero. La masa de los agujeros negros se concentra en un espacio tan insignificantemente pequeño que tienen una enorme fuerza de atracción, que atrae hacia sí todos los cuerpos y la materia dentro de un cierto radio del agujero negro. Incluso la luz es atraída por un agujero negro y no rebota en él, razón por la cual los agujeros negros son realmente negros y reciben el nombre correspondiente. Los científicos creen que las estrellas grandes se convierten en agujeros negros al final de sus vidas y crecen, absorbiendo los objetos circundantes dentro de un cierto radio.
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¿Cómo se mide la fuerza y qué pasa si las unidades de fuerza están en diferentes sistemas? Necesitará una transferencia de energía en línea, el programa se encuentra a continuación.
La fuerza es una cantidad física vectorial, que es una medida de la intensidad del impacto en un cuerpo dado de otros cuerpos, así como de campos.
¿Cómo se mide la fuerza?
La fuerza se mide en newtons. He aquí la definición de esta unidad: 1 newton es igual a una fuerza que imparte una aceleración de 1 m/s2v a un cuerpo cuya masa es de un kilogramo. Esta aceleración está dada en la dirección de la fuerza. Esta unidad de fuerza lleva el nombre del físico inglés Isaac Newton.
Otra unidad de medida de la fuerza es la dina. Actualmente es la unidad menos utilizada. La relación entre una dina y un newton es: 1 dina es igual a 0,00001 newtons.
¿De qué otra manera se mide la fuerza? En kilogramo-fuerza. Relación con los newtons: 1 kgf es igual a 9,807 newtons. En los países europeos, los kilogramos-fuerza se denominan kilopondios y se denotan con la letra kp.
Un kip ha denotado fuerza en los Estados Unidos de América desde el siglo XX. Utilizado por arquitectos e ingenieros. 1 kip es igual a 4448,2 newtons.
Convertidor de longitud y distancia Convertidor de masa Alimentos a granel y Convertidor de volumen de alimentos Convertidor de área Convertidor de unidades de volumen y receta Convertidor de temperatura Convertidor de presión, tensión, módulo de Young Convertidor de energía y trabajo Convertidor de potencia Convertidor de fuerza Convertidor de tiempo Convertidor de velocidad lineal Convertidor de ángulo plano Convertidor de eficiencia térmica y eficiencia de combustible de números en diferentes sistemas numéricos Convertidor de unidades de medida de cantidad de información Tipos de cambio Dimensiones de ropa y zapatos de mujer Dimensiones de ropa y zapatos de hombre Convertidor de frecuencia de rotación y velocidad angular Convertidor de aceleración Convertidor de aceleración angular Convertidor de densidad Convertidor de volumen específico Convertidor de momento de inercia Momento Convertidor de fuerza Convertidor de par Convertidor de poder calorífico específico (por masa) Densidad de energía y convertidor de poder calorífico específico del combustible (por volumen) Convertidor de diferencia de temperatura Convertidor de coeficiente Coeficiente de expansión térmica Convertidor de resistencia térmica Convertidor de conductividad térmica Convertidor de capacidad calorífica específica Convertidor de exposición energética y potencia radiante Convertidor de densidad de flujo de calor Convertidor de coeficiente de transferencia de calor Convertidor de caudal volumétrico Convertidor de caudal másico Convertidor de caudal molar Convertidor de densidad de flujo másico Convertidor de concentración molar Convertidor de viscosidad cinemática Convertidor de tensión superficial Vapor Convertidor de permeabilidad Convertidor de densidad de flujo de vapor de agua Convertidor de nivel de sonido Convertidor de sensibilidad de micrófono Convertidor de nivel de presión de sonido (SPL) Convertidor de nivel de presión de sonido con presión de referencia seleccionable Convertidor de brillo Convertidor de intensidad de luz Convertidor de iluminancia Convertidor de resolución de gráficos por computadora Convertidor de frecuencia y longitud de onda Potencia en dioptrías y distancia focal Potencia de dioptrías de distancia y aumento de lente (×) Convertidor de carga eléctrica Convertidor de densidad de carga lineal Convertidor de densidad de carga superficial Convertidor de densidad de carga volumétrica Convertidor de corriente eléctrica Convertidor de densidad de corriente lineal Convertidor de densidad de corriente superficial Convertidor de intensidad de campo eléctrico Convertidor de potencial electrostático y voltaje Convertidor de resistencia eléctrica Convertidor Resistividad eléctrica Convertidor de conductividad eléctrica Convertidor de conductividad eléctrica Convertidor de inductancia de capacitancia Convertidor de calibre de cable de EE. UU. Niveles en dBm (dBm o dBm), dBV (dBV), vatios, etc. unidades Convertidor de fuerza magnetomotriz Convertidor de fuerza de campo magnético Convertidor de flujo magnético Convertidor de inducción magnética Radiación. Radiación ionizante Convertidor de tasa de dosis absorbida Radiactividad. Convertidor de desintegración radiactiva Radiación. Convertidor de dosis de exposición Radiación. Conversor de dosis absorbida Conversor de prefijo decimal Transferencia de datos Conversor de unidades tipográficas y de procesamiento de imágenes Conversor de unidades de volumen de madera Cálculo de masa molar Tabla periódica de elementos químicos por D. I. Mendeleev
Valor inicial
Valor convertido
newton exanewton petanewton teranewton giganewton meganewton kilonewton hectonewton decanewton decinewton centinewton milinewton micronewton nanonewton piconewton femtonewton attonnewton dina julio por metro julio por centímetro gramo-fuerza kilogramo-fuerza tonelada-fuerza (corta) tonelada-fuerza (larga) tonelada-fuerza kilolibra (métrica) - fuerza kilolibra-fuerza libra-fuerza onza-fuerza poundal libra-pie por seg² gramo-fuerza kilogramo-fuerza paredes fuerza de gravedad miligravedad-fuerza unidad atómica de fuerza
Concentración de masa en solución
Más sobre la fuerza
Información general
En física, la fuerza se define como un fenómeno que cambia el movimiento de un cuerpo. Esto puede ser tanto el movimiento de todo el cuerpo como de sus partes, por ejemplo, durante la deformación. Si, por ejemplo, se levanta una piedra y luego se suelta, caerá porque es atraída al suelo por la gravedad. Esta fuerza cambió el movimiento de la piedra: de un estado de calma, se movió con aceleración. Al caer, la piedra doblará la hierba hasta el suelo. Aquí, una fuerza llamada peso de la piedra cambió el movimiento de la hierba y su forma.
La fuerza es un vector, es decir, tiene una dirección. Si varias fuerzas actúan simultáneamente sobre un cuerpo, pueden estar en equilibrio si su suma vectorial es cero. En este caso, el cuerpo está en reposo. La roca del ejemplo anterior probablemente rodará por el suelo después de la colisión, pero eventualmente se detendrá. En este momento, la fuerza de la gravedad lo empujará hacia abajo y la fuerza de la elasticidad, por el contrario, lo empujará hacia arriba. La suma vectorial de estas dos fuerzas es cero, por lo que la roca está en equilibrio y no se mueve.
En el sistema SI, la fuerza se mide en newtons. Un newton es la suma vectorial de fuerzas que cambia la velocidad de un cuerpo de un kilogramo en un metro por segundo en un segundo.
Arquímedes fue uno de los primeros en estudiar las fuerzas. Estaba interesado en la influencia de las fuerzas sobre los cuerpos y la materia en el Universo, y construyó un modelo de esta interacción. Arquímedes creía que si la suma vectorial de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es cero, entonces el cuerpo está en reposo. Posteriormente se demostró que esto no es del todo cierto, y que los cuerpos en equilibrio también pueden moverse a velocidad constante.
Fuerzas basicas en la naturaleza
Son las fuerzas las que mueven los cuerpos, o los hacen permanecer en su lugar. Hay cuatro fuerzas principales en la naturaleza: la gravedad, la interacción electromagnética, la interacción fuerte y la interacción débil. También se conocen como interacciones fundamentales. Todas las demás fuerzas son derivadas de estas interacciones. Las interacciones fuertes y débiles actúan sobre los cuerpos en el microcosmos, mientras que los efectos gravitacionales y electromagnéticos también actúan a grandes distancias.
Fuerte interacción
La más intensa de las interacciones es la fuerza nuclear fuerte. La conexión entre los quarks que forman los neutrones, los protones y las partículas que los componen surge precisamente por la interacción fuerte. El movimiento de los gluones, partículas elementales sin estructura, es causado por una fuerte interacción y se transmite a los quarks debido a este movimiento. Sin la fuerza fuerte, la materia no existiría.
Interacción electromagnética
La interacción electromagnética es la segunda más grande. Ocurre entre partículas con cargas opuestas que se atraen entre sí, y entre partículas con las mismas cargas. Si ambas partículas tienen carga positiva o negativa, se repelen. El movimiento de partículas que se produce es la electricidad, un fenómeno físico que utilizamos todos los días en la vida cotidiana y en la tecnología.
Las reacciones químicas, la luz, la electricidad, la interacción entre moléculas, átomos y electrones: todos estos fenómenos ocurren debido a la interacción electromagnética. Las fuerzas electromagnéticas impiden la penetración de un cuerpo sólido en otro, ya que los electrones de un cuerpo repelen los electrones del otro cuerpo. Inicialmente, se creía que las influencias eléctricas y magnéticas son dos fuerzas diferentes, pero luego los científicos descubrieron que se trata de una especie de interacción única. La interacción electromagnética es fácil de ver con un simple experimento: quitarse un suéter de lana por la cabeza o frotarse el cabello contra un paño de lana. La mayoría de los cuerpos tienen carga neutra, pero frotar una superficie contra otra puede cambiar la carga en esas superficies. En este caso, los electrones se mueven entre dos superficies, siendo atraídos por electrones con cargas opuestas. Cuando hay más electrones en la superficie, la carga superficial total también cambia. El cabello "erizado" cuando una persona se quita un suéter es un ejemplo de este fenómeno. Los electrones en la superficie del cabello son atraídos más fuertemente por los átomos de c en la superficie del suéter que los electrones en la superficie del suéter son atraídos por los átomos en la superficie del cabello. Como resultado, los electrones se redistribuyen, lo que conduce a la aparición de una fuerza que atrae el cabello hacia el suéter. En este caso, el cabello y otros objetos cargados son atraídos no solo por superficies con cargas no solo opuestas sino también neutras.
Interacción débil
La fuerza nuclear débil es más débil que la fuerza electromagnética. Así como el movimiento de los gluones provoca una fuerte interacción entre los quarks, el movimiento de los bosones W y Z provoca una interacción débil. Los bosones son partículas elementales emitidas o absorbidas. Los bosones W participan en la desintegración nuclear, y los bosones Z no afectan a otras partículas con las que entran en contacto, sino que solo les transfieren impulso. Debido a la interacción débil, es posible determinar la edad de la materia utilizando el método de análisis de radiocarbono. La edad de los hallazgos arqueológicos se puede determinar midiendo el contenido de isótopos de carbono radiactivo en relación con los isótopos de carbono estables en el material orgánico de este hallazgo. Para ello, se quema un pequeño fragmento de una cosa previamente limpiado, cuya edad hay que determinar, y así se extrae el carbono, que luego se analiza.
interacción gravitacional
La interacción más débil es la gravitacional. Determina la posición de los objetos astronómicos en el universo, provoca el flujo y reflujo de las mareas y, por ello, los cuerpos arrojados caen al suelo. La fuerza gravitacional, también conocida como fuerza de atracción, atrae a los cuerpos entre sí. Cuanto mayor es la masa del cuerpo, más fuerte es esta fuerza. Los científicos creen que esta fuerza, como otras interacciones, surge debido al movimiento de partículas, gravitones, pero hasta ahora no han podido encontrar tales partículas. El movimiento de los objetos astronómicos depende de la fuerza de la gravedad, y la trayectoria del movimiento se puede determinar conociendo la masa de los objetos astronómicos circundantes. Fue con la ayuda de tales cálculos que los científicos descubrieron a Neptuno incluso antes de ver este planeta a través de un telescopio. La trayectoria del movimiento de Urano no podía explicarse por las interacciones gravitatorias entre los planetas y las estrellas conocidas en ese momento, por lo que los científicos asumieron que el movimiento ocurre bajo la influencia de la fuerza gravitacional de un planeta desconocido, lo que luego se comprobó.
De acuerdo con la teoría de la relatividad, la fuerza de atracción cambia el continuo espacio-tiempo, el espacio-tiempo de cuatro dimensiones. Según esta teoría, el espacio se curva por la fuerza de la gravedad, y esta curvatura es mayor cerca de los cuerpos con mayor masa. Esto suele ser más notable cerca de cuerpos grandes como los planetas. Esta curvatura ha sido probada experimentalmente.
La fuerza de atracción provoca una aceleración en los cuerpos que vuelan hacia otros cuerpos, por ejemplo, al caer a la Tierra. La aceleración se puede encontrar utilizando la segunda ley de Newton, por lo que se conoce para los planetas cuya masa también se conoce. Por ejemplo, los cuerpos que caen al suelo caen con una aceleración de 9,8 metros por segundo.
Flujo y reflujo
Un ejemplo de la acción de la fuerza de atracción son los flujos y reflujos. Surgen debido a la interacción de las fuerzas de atracción de la Luna, el Sol y la Tierra. A diferencia de los sólidos, el agua cambia fácilmente de forma cuando se le aplica una fuerza. Por lo tanto, las fuerzas de atracción de la Luna y el Sol atraen agua con más fuerza que la superficie de la Tierra. El movimiento del agua causado por estas fuerzas sigue el movimiento de la Luna y el Sol con respecto a la Tierra. Este es el flujo y reflujo, y las fuerzas que surgen en este caso son fuerzas formadoras de mareas. Como la Luna está más cerca de la Tierra, las mareas dependen más de la Luna que del Sol. Cuando las fuerzas de formación de mareas del Sol y la Luna están igualmente dirigidas, se produce la marea más grande, llamada marea sicigia. La marea más pequeña, cuando las fuerzas que forman la marea actúan en diferentes direcciones, se llama cuadratura.
La frecuencia de las mareas depende de la ubicación geográfica de la masa de agua. Las fuerzas gravitatorias de la Luna y el Sol atraen no solo el agua, sino también la Tierra misma, por lo que en algunos lugares las mareas ocurren cuando la Tierra y el agua son atraídas en una dirección, y cuando esta atracción ocurre en direcciones opuestas. En este caso, la marea alta ocurre dos veces al día. En otros lugares sucede una vez al día. Las mareas dependen de la costa, las mareas oceánicas de la zona, la posición de la Luna y el Sol y la interacción de sus fuerzas de atracción. En algunos lugares, las mareas altas y bajas ocurren cada pocos años. Según la estructura de la costa y la profundidad del océano, las mareas pueden afectar las corrientes, las tormentas, los cambios en la dirección y la fuerza del viento y los cambios en la presión barométrica. Algunos lugares usan relojes especiales para determinar la próxima marea alta o baja. Habiéndolos instalado en un lugar, debe configurarlos nuevamente cuando se mude a otro lugar. Dichos relojes no funcionan en todas partes, ya que en algunos lugares es imposible predecir con precisión la próxima marea alta y baja.
El poder del agua en movimiento durante las mareas altas y bajas ha sido utilizado por el hombre desde la antigüedad como fuente de energía. Los molinos de marea consisten en un depósito de agua, que se llena con agua durante la marea alta y se descarga con la marea baja. La energía cinética del agua impulsa la rueda del molino y la energía resultante se utiliza para realizar trabajo, como moler harina. Hay una serie de problemas con el uso de este sistema, como los ambientales, pero a pesar de esto, las mareas son una fuente de energía prometedora, confiable y renovable.
Otros poderes
Según la teoría de las interacciones fundamentales, todas las demás fuerzas de la naturaleza son derivadas de cuatro interacciones fundamentales.
Fuerza de reacción de apoyo normal
La fuerza de la reacción normal del apoyo es la fuerza de reacción del cuerpo a la carga del exterior. Es perpendicular a la superficie del cuerpo y está dirigida contra la fuerza que actúa sobre la superficie. Si el cuerpo descansa sobre la superficie de otro cuerpo, entonces la fuerza de la reacción normal del soporte del segundo cuerpo es igual a la suma vectorial de las fuerzas con las que el primer cuerpo presiona al segundo. Si la superficie es vertical a la superficie de la Tierra, entonces la fuerza de la reacción normal del soporte se dirige en dirección opuesta a la fuerza de gravedad de la Tierra y es igual a ella en magnitud. En este caso, su vector fuerza es cero y el cuerpo está en reposo o moviéndose a velocidad constante. Si esta superficie tiene una pendiente con respecto a la Tierra, y todas las demás fuerzas que actúan sobre el primer cuerpo están en equilibrio, entonces la suma vectorial de la gravedad y la fuerza de la reacción normal del soporte está dirigida hacia abajo, y el primer cuerpo se desliza sobre la superficie del segundo.
Fuerza de fricción
La fuerza de fricción actúa paralela a la superficie del cuerpo y opuesta a su movimiento. Ocurre cuando un cuerpo se mueve a lo largo de la superficie de otro, cuando sus superficies están en contacto (fricción por deslizamiento o rodadura). La fricción también ocurre entre dos cuerpos en reposo si uno descansa sobre una superficie inclinada del otro. En este caso, esta es la fuerza de fricción estática. Esta fuerza se usa ampliamente en la tecnología y en la vida cotidiana, por ejemplo, cuando se mueven vehículos con la ayuda de ruedas. La superficie de las ruedas interactúa con la carretera y la fuerza de fricción no permite que las ruedas se deslicen sobre la carretera. Para aumentar la fricción, se colocan neumáticos de goma en las ruedas y, en condiciones de hielo, se colocan cadenas en los neumáticos para aumentar aún más la fricción. Por lo tanto, sin la fuerza de fricción, el transporte es imposible. El rozamiento entre la goma de los neumáticos y la carretera asegura la conducción normal del coche. La fuerza de fricción de rodadura es menor que la fuerza de fricción de deslizamiento en seco, por lo que esta última se utiliza durante el frenado, lo que le permite detener rápidamente el automóvil. En algunos casos, por el contrario, la fricción interfiere, porque desgasta las superficies de fricción. Por lo tanto, se elimina o minimiza con la ayuda de un líquido, ya que la fricción líquida es mucho más débil que la fricción seca. Es por eso que las partes mecánicas, como la cadena de una bicicleta, a menudo se lubrican con aceite.
Las fuerzas pueden deformar sólidos, así como cambiar el volumen de líquidos y gases y la presión en ellos. Esto ocurre cuando la acción de una fuerza se distribuye de manera desigual sobre un cuerpo o sustancia. Si una fuerza lo suficientemente grande actúa sobre un cuerpo pesado, puede comprimirse en una bola muy pequeña. Si el tamaño de la bola es inferior a cierto radio, el cuerpo se convierte en un agujero negro. Este radio depende de la masa del cuerpo y se llama Radio de Schwarzschild. El volumen de esta bola es tan pequeño que, comparado con la masa del cuerpo, es casi cero. La masa de los agujeros negros se concentra en un espacio tan insignificantemente pequeño que tienen una enorme fuerza de atracción, que atrae hacia sí todos los cuerpos y la materia dentro de un cierto radio del agujero negro. Incluso la luz es atraída por un agujero negro y no rebota en él, razón por la cual los agujeros negros son realmente negros y reciben el nombre correspondiente. Los científicos creen que las estrellas grandes se convierten en agujeros negros al final de sus vidas y crecen, absorbiendo los objetos circundantes dentro de un cierto radio.
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