¿Qué es la fuerza?
La fuerza es la magnitud física capaz de cambiar el movimiento, la forma del material o superar la inercia de un cuerpo. También puede entenderse como el cambio de momento lineal entre dos sistemas de partículas o dos partículas, medido en una magnitud vectorial. Así, la fuerza es la acción o la influencia que transforma el estado de un cuerpo, pudiendo acelerarlo, desacelerarlo, ponerlo en movimiento, desintegrarlo, etc.
La primera persona en crear una teoría de la fuerza fue el filósofo griego Arquímedes, quien promulgó que el estado natural de todos los cuerpos era el reposo, a menos que se actuara sobre ellos. Más tarde, Aristóteles propuso que todo cuerpo necesitaba una causa eficiente para poder mantenerse en movimiento. Sin embargo, quien definió la fuerza como tal fue Galileo Galilei, creando una teoría contraria a la de Arquímedes. Esta afirma que todos los cuerpos sobre los que no actúa fuerza alguna, en realidad están en movimiento inalterado.
Más tarde, Isaac Newton formuló sus famosas Tres leyes de Newton, que entregaron una definición moderna del concepto de fuerza. En 1784, Charles Coulomb realizó importantes estudios que demostraron la forma como actuaba la fuerza electromagnética. Cinco años después, el físico británico Henry Cavendish consiguió medir la fuerza de gravedad entre dos masas, con lo cual determinó la constante de la gravitación universal. Con el avance de la física cuántica, se descubrieron fuerzas que operaban a nivel atómico, aunque luego fueron catalogadas como interacciones debido a que se denominó que la fuerza era una magnitud macroscópica.
Según el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de la fuerza es el newton (N). En el Sistema Técnico de Unidades, la fuerza mide en kilogramos-fuerza (Kgf) o kilopondios (kp). En el Sistema Cegesinal de Unidades, la fuerza se mide en dinas (dyn). Y en el Sistema anglosajón de unidades, la fuerza se mide en Poundales, Libras fuerza (Lbf) o KIP. Se entiende que 1 newton equivale a 100.000 dinas, 1 kilogramo-fuerza equivale a 9.806,65 newtons y 1 libra fuerza equivale a 4.448.222 newtons.
¿Cuáles son las fuerzas fundamentales?
Las cuatro fuerzas fundamentales del universo, también conocidas como cuatro interacciones, son:
- Fuerza gravitatoria: aquella fuerza que es ejercida por una masa que atrae a otra como producto de la deformación del espacio-tiempo. Esta fuerza es en realidad débil y sólo tiene un sentido, aunque afecta a todos los cuerpos y su alcance es infinito.
- Fuerza electromagnética: aquella fuerza que ejerce un cuerpo cargado eléctricamente sobre otro. Esta fuerza es más intensa que la gravitatoria y tiene dos sentidos: atractivo y repulsivo. Al igual que la fuerza gravitatoria, su alcance es infinito.
- Fuerza nuclear fuerte: aquella fuerza responsable de que los componentes del núcleo atómico se mantengan unidos. Esta fuerza actúa sobre los nucleones (protones y neutrones) y a pesar de que su alcance es atómico, su intensidad es mayor a la que tiene la fuerza electromagnética.
- Fuerza nuclear débil: aquella fuerza responsable de fenómenos como la radioactividad y el decaimiento beta. Esta fuerza sólo actúa sobre los quarks y los leptones (sin carga o neutrinos y con carga), y su intensidad es menor a la nuclear fuerte, aunque mayor a la gravitatoria en distancias cortas.
¿Cuáles son las fuerzas no fundamentales?
Las fuerzas conocidas como no fundamentales son:
- Fuerza normal: la fuerza que ejerce una superficie sobre un cuerpo que esté sobre o apoyado en ella.
- Fricción: fuerza que se opone al deslizamiento y que es generada por el contacto entre dos superficies con imperfecciones.
- Tensión: fuerza que se ejerce a través de una cuerda, un cable, una cadena o algún otro objeto parecido.
- Fuerza elástica: fuerza que actúa en un resorte para devolver a su estado natural.
- Fuerza ficticia: aparente fuerza que actúa cuando se hace un movimiento en un sistema de referencia no inercial.
- Fuerza centrípeta: aceleración de los objetos que se mueven en una trayectoria circular.
¿Cuáles son las leyes de Newton?
Las leyes de Newton son:
- Primera ley de Newton: según la cual, todo cuerpo en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme busca permanecer en ese estado, por lo que sólo puede moverse si se le aplica una fuerza externa.
- Segunda ley de Newton: según la cual, el movimiento es directamente proporcional a la fuerza que se le imprime a un cuerpo.
- Tercera ley de Newton: según la cual, toda acción implica una reacción de igual magnitud, pero en sentido contrario.
