¿Qué impacto tienen la fuerza y el peso constantes?

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Definición de peso

¿Cómo se pesa el grano? Las pesas se han utilizado durante mucho tiempo para realizar el pesaje durante la venta de grano, por ejemplo. Ojo, las medidas realizadas sí representan masas y no pesos!

El peso corresponde a la fuerza de gravedad que, de origen gravitatorio e inercial, ejerce, en nuestro caso, no la Tierra sobre un cuerpo masivo por estar en las proximidades de la Tierra.

Se dice que es igual a la opuesta de la resultante de las otras fuerzas que se aplican al centro de gravedad del cuerpo en el caso de que éste esté inmóvil y en el marco de referencia de la Tierra.

Esta fuerza corresponde a la resultante de las fuerzas debidas a la gravedad y la fuerza motriz de la inercia que se debe a la rotación de la Tierra sobre sí misma.

Esta fuerza se aplica al centro de gravedad del cuerpo masivo y su dirección define la vertical que pasa aproximadamente por el centro de la Tierra. Así, el peso corresponde a una acción a distancia que es siempre proporcional a la masa.

Si queremos ser rigurosos, debemos saber que el peso sólo tiene en cuenta los efectos gravitatorios y de inercia. Sin embargo, si queremos tener en cuenta otras fuerzas como el empuje de Arquímedes o si queremos estudiar el equilibrio de un cuerpo en un marco de referencia en movimiento en el marco de referencia terrestre, hablamos en este caso de peso aparente.

La unidad de peso es el Newton según el Sistema Internacional.

El empuje de Arquímedes

El empuje de Arquímedes es un fenómeno físico que describe el comportamiento de cualquier cuerpo sumergido en un fluido ya sea líquido o gaseoso sometido a un campo de gravedad.

Se llama así en honor a Arquímedes de Siracusa, un grandísimo científico griego del año 200 a.C.C.

Se produce por el aumento de la presión del fluido con la profundidad. Como la presión sobre la parte inferior del cuerpo es mayor que la de la parte superior, el cuerpo es empujado verticalmente hacia arriba.

Aquí está la formulación original de esta ley física:

Cualquier cuerpo sumergido en un fluido en reposo, totalmente mojado por él o pasando por su superficie libre, experimenta una fuerza vertical, dirigida de abajo a arriba y opuesta al peso del volumen de fluido desplazado; esta fuerza se llama flotabilidad.

Para que el teorema se aplique es necesario que el fluido que se sumerge y el cuerpo sumergido estén en reposo. También debe ser posible sustituir el cuerpo sumergido por el fluido de inmersión sin romper el equilibrio.

Aquí está la ecuación resultante:

\

Con:

  • Mf la masa del fluido contenido en un volumen V y desplazado;
  • g el valor del campo gravitatorio, de 9,81 N/kg en la superficie de la Tierra.

Los globos aerostáticos constan de tres partes. La envoltura formada por el globo, la cesta que sirve para transportar a los pasajeros y, por último, el quemador que calentará el aire de la envoltura para permitir que el globo se eleve en el aire. Son un muy buen ejemplo del uso de la flotabilidad por parte del ser humano.

Algunos ejemplos

La flotabilidad está implicada en muchos casos de nuestra vida cotidiana.

Por ejemplo, es la flotabilidad la que hace que no nos hundamos cuando rozamos el agua. También es la razón por la que un cubito de hielo flota en la superficie de un vaso incluso cuando se derrite.

La flotabilidad también es muy útil para muchos dispositivos flotantes o voladores. Así es como los barcos no se hunden y cómo los submarinos pueden gestionar su profundidad. Los dirigibles y los globos aerostáticos también pueden volar por el cielo gracias a la flotabilidad y al gas menos denso que el aire que contienen.

El Sistema Internacional

El conjunto de unidades asociadas a las dimensiones fundamentales constituye el sistema internacional de unidades. Se trata del sistema MksA (metro, kilogramo, segundo, amperio), pero el Kelvin, el mol y la candela también forman parte de este sistema. Estas unidades se denominan unidades legales. Son universales y conocidas en todo el mundo.

Es importante saber que todas las demás dimensiones se deducen de estas siete dimensiones fundamentales por producto o división de estas dimensiones

En algunos de los temas del ejercicio, las cantidades no se expresan en el sistema internacional sino con cantidades habituales. Es fácil entenderlas y a veces se utilizan en la vida cotidiana, pero es imprescindible realizar siempre los cálculos con las cantidades expresadas en la unidad internacional para evitar errores.

Por ejemplo, la presión se suele expresar en Bar. Sin embargo, en el sistema internacional, ¡la presión se expresa en Pascal!

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El campo gravitatorio

¿Cómo hace la Tierra?¿Cómo gira la Tierra? La gravedad se calcula mediante la fórmula P = m g siendo m la masa del objeto y g una fuerza de gravedad vertical llamada peso del objeto. Así, si la masa del objeto es de 1 kilogramo, entonces la gravedad es igual a la aceleración al peso del objeto.

En la física clásica, se denomina campo gravitatorio, o campo gravitatorio, a un campo que se distribuye en el espacio y que se debe a la presencia de una masa que entonces es susceptible de ejercer una influencia gravitatoria sobre todos los demás cuerpos que puedan estar presentes en las inmediaciones o no.

Se puede demostrar que el campo gravitatorio creado en cualquier punto por un cuerpo puntual deriva de un potencial escalar llamado newtoniano.

En la física clásica, el campo gravitatorio o campo de gravedad es un campo distribuido en el espacio y debido a la presencia de una masa que luego es probable que ejerza una influencia gravitatoria sobre cualquier otro cuerpo que pueda estar presente en las inmediaciones (o no). La introducción de esta cantidad nos permite librarnos del problema de la mediación de la acción a distancia que aparece en la expresión de la fuerza gravitatoria universal.

El campo gravitatorio puede interpretarse como la modificación de la métrica del espacio-tiempo. La aproximación newtoniana es entonces válida sólo en el caso de que los cuerpos tengan una velocidad pequeña respecto a la de la luz en el vacío y si el potencial gravitatorio que crean es tal que el cociente del potencial gravitatorio sobre el cuadrado de la velocidad de la luz en el vacío es despreciable.

El campo eléctrico y el campo gravitatorio pueden ser aproximados. En efecto, la expresión del campo y del potencial sólo se diferencian por una constante. Además, los principales teoremas de cálculo, el de superposición o el teorema de Gauss, por ejemplo, pueden aplicarse en ambos casos. Lo que los diferencia entonces es el carácter atractivo, por tanto entre dos cargas de signo contrario, o repulsivo, por tanto entre dos cargas del mismo signo, del campo eléctrico mientras que el campo gravitatorio sólo puede ser atractivo.

En física, cualquier campo vectorial creado por partículas cargadas eléctricamente se denomina campo eléctrico. Más concretamente, cuando estamos en presencia de una partícula cargada, las propiedades locales del espacio definido se modifican, lo que nos permite definir la noción de campo. En efecto, si otra carga se encuentra en dicho campo, sufrirá lo que se llama la acción de la fuerza eléctrica que ejerce la partícula a pesar de la distancia. Decimos entonces del campo eléctrico que es el mediador de dicha acción a distancia.

Si queremos ser más precisos, podemos definir en un marco de referencia galileano definido, una carga q definida de vector velocidad v que sufre por parte de las demás cargas presentes, sean fijas o móviles, una fuerza que definiremos como fuerza de Lorentz. Esta fuerza se descompone de la siguiente manera:

\

con:

  • \

    el campo eléctrico. Ésta describe en este caso la parte de la fuerza de Lorentz que es independiente de la velocidad de la carga

  • \

    el campo magnético. Este último describe, por tanto, la parte de la fuerza ejercida sobre la carga que depende del desplazamiento de esa misma carga en el marco de referencia elegido.

Además, es importante señalar que ambos campos, el eléctrico y el magnético, dependen del marco de referencia de estudio.

Con esta fórmula, podemos entonces definir el campo eléctrico como el campo que refleja la acción a una distancia experimentada por una carga eléctrica fija en un marco de referencia definido respecto a todas las demás cargas, ya sean móviles o estacionarias.

Pero también podemos definir el campo eléctrico como cualquier región del espacio en la que una carga esté sometida a la llamada fuerza de Coulomb.

Empezamos a hablar de campo electrostático cuando, en un marco de referencia de estudio, las cargas son fijas. Obsérvese, además, que el campo electrostático no se corresponde con el campo eléctrico tal y como se ha descrito anteriormente en este artículo ya que, de hecho, cuando las cargas están en movimiento en un marco de referencia, debemos añadir a este marco de referencia un campo eléctrico que es inducido por los desplazamientos de las cargas para obtener un campo eléctrico completo.

Pero, el campo eléctrico sigue teniendo en realidad un carácter relativo ya que no puede existir independientemente del campo magnético. En efecto, si observamos la descripción correcta de un campo electromagnético, se trata de un tensor de campo electromagnético de cuatro dimensiones cuyas componentes temporales corresponden entonces a las de un campo eléctrico. Sólo este tensor tiene un significado físico. Así, en el caso de un cambio de marco de referencia, es muy posible transformar un campo magnético en un campo eléctrico y viceversa.

Cálculos de pesos

Hay muchos cálculos que se pueden realizar en relación con los pesos. Aquí tienes algunos que puedes encontrar en tus ejercicios.

¿Qué pesa más entre un kilo de plumas y un kilo de plomo? El peso de un objeto se calcula en Newtons, no en gramos o kilogramos. En este caso, sí es una masa.

Calcular el peso de la Tierra

\

Definir una fuerza constante

Una fuerza es constante si su valor, dirección y sentido son los mismos durante el transcurso del estudio.

Calcular el trabajo de una fuerza constante

Se utiliza una fórmula: w(f)=F*AB*cos(F,AB)

así que F está en newtons,AB es una distancia ne m y el ángulo dirigido es el ángulo entre la fuerza F y la fuerza de dirección AB,la unidad de trabajo es el joule

demostración: un carro de la compra es empujado 20 m en línea recta sobre un suelo horizontal por una persona que ejerce una fuerza F,su valor es 30N.

Calcula el trabajo de la fuerza F:

w(F)=30*20*cos(0)

=¡600 julios!

Calcular el trabajo del peso

w(P)=m*g*(za-zb)

así:m es la masa en kg,g está en N/kg

y (za-zb) es la altidud,la diferencia de altura entre a y b

demostración:una manzana(de masa 253g)cae de un manzano de 2.5m

el trabajo de la pds es w(P)=0,253*9,81*2,5=6,20 julios

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