Interacciones Fundamentales

Se conocen 4 tipos de interacciones fundamentales, que existen en cualquier lugar del universo. Una interacción es una acción mutua entre dos cuerpos. Una forma de describir una interacción es mediante el concepto de fuerza.

1. Fuerzas Gravitatorias

Existen estas fuerzas entre 2 cuerpos cualesquiera, por el hecho de que los cuerpos tienen masa, son siempre fuerzas atractivas y de largo alcance pero generalmente son débiles.

2. Fuerzas Electromagnéticas

Se observan entre cuerpos que tienen carga eléctrica, unas son atractivas y otras repulsivas. También son de largo alcance y generalmente intensas.

3. Fuerzas Nucleares Fuertes

Son aquellas que mantienen unido a protones y neutrones en el núcleo. Son de corto alcance, son fuerzas intensas.

4. Fuerzas Nucleares Débiles

Provocan la desintegración de los núcleos atómicos donde se emiten partículas como electrones. Son de corto alcance y son menos intensas que las nucleares fuertes.

Fuerzas Gravitatorias

Isaac Newton descubrió la relación de la fuerza gravitatoria entre dos masas, dándolas en función del valor de las masas y la distancia que las separa. Dicha relación es que la fuerza es directamente proporcional al producto de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. La constante de proporcionalidad es G=6,67*10^-11. Las fuerzas gravitatorias actúan siempre por parejas, porque la fuerza gravitatoria que una masa ejerce sobre otra, es igual en módulo y dirección aunque de sentido contrario a la que ejerce la 2ª masa sobre la primera.

Ley de Gravitación

Se cumple exactamente si los cuerpos son partículas. También se cumple si los cuerpos son esferas homogéneas en cuyo caso se considera que cada cuerpo es como una partícula de masa igual a la de dicho cuerpo situada en el centro.

Líneas de Fuerza del Campo Gravitatorio

Líneas tales que el campo gravitatorio es tangente en todos sus puntos y su sentido es igual que el del campo gravitatorio. La densidad de línea de fuerza indica lo grande o pequeño que es el campo gravitatorio. Hay mucha densidad si las líneas de fuerzas están muy juntas.

Campo Gravitatorio

Perturbación que una masa produce en el espacio. Para describirlo utilizamos una magnitud llamada intensidad del campo gravitatorio. También podemos decir que es una zona del espacio en la que al colocar una masa en cualquiera de sus puntos, aparece una fuerza gravitatoria sobre dicha masa. Esa magnitud es igual a la fuerza que actuaría sobre la unidad de masa colocada en dicho punto. También podemos definirla como: La intensidad del campo gravitatorio en un punto, es igual a la fuerza que actuaría sobre una masa colocada en dicho punto, dividido entre el valor de la masa. Es un campo central, porque su dirección pasa siempre por un mismo punto, si hay varias partículas que crean un campo gravitatorio, la intensidad de este, es la suma vectorial o resultante de los campos originados por todas las partículas.

Peso

El peso de un cuerpo en la tierra es la fuerza con que esta trae a dicho cuerpo. De forma similar podemos hablar del peso de un cuerpo en otro planeta.

Fuerzas Eléctricas

La carga eléctrica es una de las propiedades fundamentales de la materia, ya que siempre contiene cargas eléctricas que concretamente están en los protones y electrones. Hay cargas de 2 tipos, unas + y otras -. Si tenemos cargas del mismo signo, se repelen, si son de signo contrario se atraen. Normalmente no se aprecia la existencia de carga eléctrica en la materia porque suele haber la misma cantidad de cargas + y -, y sus efectos se contrarrestan. Si ocurre que el cuerpo tiene más carga + que – o viceversa, decimos que el cuerpo se ha cargado o electrizado. Lo que ocurre siempre es que un cuerpo cargado ha perdido o ha ganado electrones, quedando con carga positiva o negativa respectivamente. La electrización de un cuerpo se puede conseguir por frotamiento o influencia.

• Por frotamiento: Consiste en frotar un cuerpo con otro, con lo que pasan electrones de uno a otro, entonces el cuerpo que pierde electrones, queda cargado +, y el que las gana -.
• Por influencia: Consiste en hacer que un cuerpo que es conductor adquiera carga eléctrica.

Ley de Coulomb

Encontró la relación de la fuerza electrostática entre 2 cargas en función del valor de dichas cargas y de la distancia entre ellas. La fuerza es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias entre ellas. Esta ley se cumple exactamente si las cargas son puntuales o bien si son esféricas, en cuyo caso se deben sustituir por una carga puntual situada en su centro. La carga de un Culombio es muy grande, por lo que se suelen utilizar submúltiplos de este. La constante, K, depende del medio en el que están las cargas, si están en el vacío, toman su mayor valor. En otro medios el valor de K es más pequeño.

Campo Eléctrico

Es la perturbación producida en el espacio que produce un cuerpo con carga eléctrica, podemos decir también que es una zona del espacio donde aparecen cargas eléctricas si colocamos una carga en cualquiera de sus puntos, se mide mediante la magnitud intensidad del campo eléctrico. La intensidad del campo eléctrico en un punto es igual a la fuerza que actuaría sobre una carga colocada en ese punto, dividido entre la carga.

Líneas de Fuerza del Campo Eléctrico

Son líneas tales que la intensidad del campo eléctrico es tangente a dichas líneas en cada uno de sus puntos y además tienen el mismo sentido que el vector interior del campo eléctrico. La densidad de línea de fuerza del campo eléctrico es directamente proporcional a la intensidad de este, de tal manera que cuanto mayor es la densidad de línea de fuerza, mayor es la intensidad del campo eléctrico.

Fuerzas Magnéticas

Son aquellas que hay entre imanes y ciertos metales (como el hierro). Las corrientes eléctricas también pueden ejercer fuerzas magnéticas de forma similar a los imanes.

Campo Magnético

Es una zona del espacio donde aparece una forma magnética sobre objetos de hierro o sobre imanes o también sobre cargas eléctricas en movimiento; es también la perturbación en el espacio producido por los imanes o las corrientes eléctricas. Se mide mediante el vector inducción magnética.

Las características son:

• Módulo: Es igual a la fuerza máxima que puede actuar sobre una carga en movimiento dividido entre el valor de la carga y la velocidad de esta.
• Dirección: Vienen dadas por la regla de la mano izquierda y sentido.
• Fmáx=qxBxv.

Líneas de Inducción Magnética

Son las líneas que se emplean para representar un campo magnético. Son líneas tales que el vector inducción magnético es tangente a dichas líneas en todos sus puntos y tienen el mismo sentido que este. Ocurre también que la densidad de líneas de inducción magnética es directamente proporcional a la inducción magnética, es decir cuanto mayor es la densidad, mayor es el campo magnético.

Dinámica

Es la parte de la física que estudia la relación entre el movimiento y las causas que lo originan, que son las fuerzas.

1ª Ley de Newton

Si sobre un cuerpo no actúan fuerzas o bien actúan fuerzas pero su resultante es nula, el cuerpo permanece en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme.

2ª Ley de Newton

Si a un cuerpo se le aplican fuerzas, dicho cuerpo adquiere aceleraciones tales que la fuerza es perpendicular a la aceleración producida, directamente proporcional a la aceleración producida. La constante de proporcionalidad es la llamada masa del cuerpo. En el caso de que se le apliquen varias fuerzas al cuerpo, se cumple que la resultante es igual a la masa del cuerpo por la aceleración producida.

3ª Ley de Newton

Si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, el 2º cuerpo ejerce una fuerza sobre el primero, siendo iguales en módulo y dirección, de ambas fuerzas pero de sentido contrario. La fuerza que ejerce el primero se llama acción y la que ejerce el segundo reacción.

Conservación de la Cantidad de Movimiento

Si es nula la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo, la cantidad de movimiento de dicho se mantiene constante. Como la resultante de las fuerzas interiores en un sistema material es cero, la resultante de todas las fuerzas es igual a la resultante de las fuerzas exteriores.

Fuerza de Rozamiento

Es una fuerza que aparece siempre que hay dos cuerpos en contacto y desliza uno sobre otro. Esa fuerza se opone al movimiento relativo de los cuerpos.

Factores de los que depende:

• Depende de la naturaleza, de las superficies de contacto y de la fuerza que ejercen entre sí dichos cuerpos.

Factores de los que no depende:

• No depende de la mayor o menor superficie de contacto, velocidad relativa de los cuerpos.

Es directamente proporcional a la fuerza que ejercen entre si los cuerpos en contacto. Esta última fuerza siempre es perpendicular a las superficies de contacto, por lo que se la llama fuerza normal.

Cuerpos Colgados de una Polea

Las tensiones que actúan sobre dos cuerpos son iguales si suponemos despreciable la masa de la polea frente a las masas de los cuerpos.

Cuerpos con Movimiento Circular

En todo movimiento circular, hay una aceleración normal. La fuerza correspondiente a dicha aceleración se llama fuerza centrípeta.