ENERGÍA POTENCIAL:

La Energía Potencial es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo de acuerdo a la configuración que ostente en el sistema de cuerpos que ejercen fuerzas entre sí, es decir, la energía potencial es la energía que es capaz de generar un trabajo como consecuencia de la posición de un cuerpo. A la misma puede considerársela como la energía almacenada en el sistema o la medida de un trabajo que el sistema puede ofrecer.

A la energía potencial de alguna manera se la reconoce como una magnitud escalar que se asocia a un campo de de fuerzas. La diferencia entre los valores de campo de un punto A respecto a un punto B será igual al trabajo que realiza la fuerza para realizar un recorrido entre A y B.

La energía potencial es el proceso de almacenamiento de energía mecánica de un sistema físico en virtud de su configuración y posicionamiento. Por ejemplo, una bola de demolición almacena energía cuando es sostenida en alto sin actividad.Es necesario destacar que la energía potencial no se obtiene a partir del desplazamiento de los cuerpos, sino que se refiere a la capacidad de los cuerpos de crear una fuerza X cuando están inmóviles, tomando en cuenta su posición en el espacio.

TIPOS DE ENERGÍA POTENCIAL...

 Energía potencial gravitacional:

La energía potencial gravitacional es la energía que se almacena en un objeto como resultado de la posición vertical de los mismos o de la altura a la que se encuentren. En este caso, la fuerza gravitacional, que atrae a todos los objetos hacia el centro de la tierra, es la responsable del almacenamiento de energía en los objetos. La energía potencial gravitacional se calcula a través de la siguiente ecuación: 

Energía potencial gravitacional = masa x gravedad (9, 8 N/kg en la Tierra) x altura.

Energía potencial elástica:

La energía potencial elástica es la que se encuentra almacenada en materiales elásticos y es el resultado de los procesos de tracción y de compresión a los que son sometidos dichos objetos. La cantidad de energía almacenada en estos materiales depende de la fuerza de tracción a la que sea sometido el objeto: mientras más se estiren, mayor será la energía potencial.

Energía potencial electrostática:

La energía potencial electrostática se da entre objetos que se repelen o se atraen. En los objetos que se atraen, la energía potencial será mayor mientras más lejos estén; por su parte, en los objetos que se repelen, la energía potencial será mayor mientras más cerca estén.

Energía potencial química: 

La energía potencial química es aquella que tiene la capacidad de transformar ciertos químicos en energía cinética.

FUERZA GRAVITACIONAL

determinar el origen etimológico de las dos palabras que dan forma al término que vamos a analizar a fondo es lo primero que vamos a hacer. En este sentido, hay que decir que ambas emanan del latín:

• Fuerza, procede del vocablo “fortia”, que puede traducirse como “fuerte”.

• Gravedad, es fruto del desarrollo de “gravitas”. Esta palabra se utilizaba para indicar “cualidad de peso” y se encontraba conformada por dos partes claramente diferenciadas: el adjetivo “gravis”, que es equivalente a “pesado”, y el sufijo “-dad”, que viene a indicar “cualidad”.

Gravedad es un concepto que se utiliza en el ámbito de la física y que esta asociado al peso. El físico, filosofo, matemático e inventor británico SIR ISAAC NEWTON fue el responsable de desarrollar la teoría de la gravedad. 

EJEMPLO:

La fuerza que tiene la cadera y la columna para sostener erguido el cuerpo humano se debe a ésta.

Al levantar un objeto y lanzarlo hacia arriba irá disminuyendo su velocidad de subida hasta que comience a caer, esto se debe a la atracción que la Tierra ejerce sobre él.

El dolor que deja en el hombro cargar una mochila pesada también se debe a ésta.

La luna se encuentra girando alrededor de la Tierra gracias a la fuerza de gravedad que el planeta ejerce sobre ella.

El que todos los cuerpos se encuentren unidos al suelo y no salgan volando se debe a la atracción con el centro de la tierra a causa de esta fuerza.

La fuerza gravitacional entre dos cuerpos es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Matemáticamente se expresa de la siguiente forma:

F→g=−G⋅M⋅mr2⋅u→r

donde:

• G es la constante de gravitación universal, G = 6,67·10-11 N·m2/kg2
• M y m son las masas de los cuepos que interaccionan
• r es la distancia que los separa.
• u→r es un vector unitario que expresa la dirección de actuación de la fuerza.

De igual forma, el módulo de dicha fuerza se puede obtener mediante la siguiente ecuación:

Fg=G⋅M⋅mr2

TIPO DE FUERZA:

¿QUÉ ES FUERZA? EL TERMINO LO UTILIZAMOS COLOQUIAL MENTE EN EL LENGUAJE COTIDIANO PARA REFERIRNOS A DIFERENTES SITUACIONES EN DONDE PUEDEN INVERTIR OTRAS MAGNITUDES COMO ENERGÍA, POTENCIA Y TRABAJO. 

LAS UNIDADES DE FUERZAS SON: [F]= [m][a]= kgm/s2=N(newton)

TIPOS DE FUERZA..

PESO: El peso de un objeto se define como la fuerza de la gravedad sobre el objeto y se puede calcular como el producto de la masa por la aceleración de la gravedad, w = mg. Puesto que el peso es una fuerza, su unidad SI es el Newton.

Para un objeto en caida libre, la gravedad es la única fuerza que actúa sobre él, por lo tanto la expresión para el peso derivada de la segunda ley de Newton es:

FUERZA NORMAL: La fuerza normal es un tipo de fuerza de contacto ejercida por una superficie sobre un objeto.  Esta actúa perpendicular y hacia afuera de la superficie. Supongamos que un bloque de masa m o los libros de la imagen de la derecha.  Están en reposo sobre una superficie horizontal como se muestra en la figura, las únicas fuerzas que actúan sobre él son su peso y la fuerza de contacto de la superficie 

FUERZA DE TENSIÓN: Se conoce como fuerza de tensión a la fuerza que, aplicada a un cuerpo elástico, tiende a producirse una tensión; este último concepto posee diversas definiciones, que dependen de la rama del conocimiento desde la cual se analice. Las cuerdas, por ejemplo, permiten transmitir fuerzas de un cuerpo a otro. Cuando en los extremos de una cuerda se aplican dos fuerzas iguales y contrarias, la cuerda se pone tensa. Las fuerzas de tensión son, en definitiva, cada una de estas fuerzas que soporta la cuerda sin romperse.

FUERZA GRAVITATORIA: Entre dos cuerpos aparece una fuerza de atracción denominada gravitatoria, que depende de sus masas y de la separación entre ambos. La fuerza gravitatoria disminuye con el cuadrado de la distancia, es decir que ante un aumento de la separación, el valor de la fuerza disminuye al cuadrado. La fuerza gravitatoria se calcula como:

G = Constante de gravitación universal. Es un valor que no depende de los cuerpos ni de la masa de los mismos.

TERCERA LEY DE NEWTON.

La Tercera Ley de Newton también conocida como Principio de acción y reacción nos dice que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de sentido contrario.

EXPLICACIÓN:

En términos más explícitos: La tercera ley expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, éste realiza una fuerza de igual intensidad y dirección pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo.  Dicho de otra forma, las fuerzas siempre se presentan en pares de igual magnitud, sentido opuesto y están situadas sobre la misma recta. Matemáticamente la tercera ley del movimiento de Newton suele expresarse como sigue: F1 = F2' Por lo que,F1 es la fuerza que actúa sobre el cuerpo 1 y F2' la fuerza reactiva que actúa sobre el cuerpo 2. Esto es algo que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones. Por ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para impulsarnos. La reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba

 

La fuerza que ejerce la bala sobre la pistola y la que ejerce la pistola sobre la bala provocando el disparo de esta.

La fuerza que ejerce el avión sobre el aire, provoca que el aire reaccione sobre el avión provocando el desplazamiento de este.

La fuerza del misil hacia el aire y la del aire sobre el misil provoca el movimiento del misil.

La fuerza que la mano ejerce sobre la mesa y la que esta ejerce de vuelta no da como resultado el movimiento debido a que las fuerzas son muy leves como para provocarlo.

La fuerza que ejerce el remo sobre el muelle no es suficiente como para moverlo pero la fuerza de reacción del muelle si es suficiente como para mover al remo hacia atrás, llevando al hombre hacia atrás, por lo que el bote es arrastrado hacia atrás.

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SEGUNDA LEY DE NEWTON:

La segunda ley de newton es una ley que permite entender las causas del movimiento, tanto en los cielos como en la tierra, en nuestro planeta como en otros, que me sirve tanto para entender porqué un objeto cae al suelo como para comprender porqué la Luna gira en torno a la Tierra. La segunda ley de Newton creó un nuevo concepto, la fuerza, y ese nuevo concepto permitió entender los movimientos, por eso es conocida como la Ley del movimiento.

El movimiento es la acción y efecto de mover o moverse. En la física, es considerado como el cambio de posición que experimenta un cuerpo u objeto con respecto a un punto de referencia en un tiempo determinado.

Los cuerpos u objetos en movimiento reciben el nombre de móviles. Si un objeto no está cambiando de posición con el tiempo, con respecto a un determinado punto de referencia, decimos que dicho objeto esta en reposo.

Por ejemplo, el autobús es un cuerpo en movimiento, mientras que cualquier objeto o persona que va en él pude considerase en reposo, tanto respecto al propio autobús, como a los demás objetos y personas que viajan en él.

En todo movimiento se encuentran los siguientes elementos: el móvil o cuerpo que se mueve, la trayectoria o camino que recorre el móvil, el espacio o la distancia recorrida y el tiempo que gasta el móvil en recorrer el espacio.

De acuerdo con la trayectoria, el movimiento puede ser rectilíneo (un automóvil que avanza por la carretera), y curvilíneo. Este último puede ser circular (la punta de la aguja de un reloj, la mina del compas), parabólico (el movimiento de la pelota de básquet, el chorro de agua en la fuente) y elíptico (los planetas alrededor del Sol, los electrones alrededor del núcleo del átomo).

EJEMPLOS DE LA VIDA COTIDIANA:

• Cuál es la velocidad que debe tener un helicóptero para sostenerse en el aire podría ser un ejemplo en el que se aplica la segunda ley.
  
• La velocidad que un cohete precisa adquirir para de esa manera poder colocarse en órbita es otro ejemplo.
  
• El cálculo de la aceleración que obtiene una piedra en caída libre también refleja la afirmación de Newton.
  
• Establecer cuál es el movimiento que efectúa el planeta Tierra alrededor del sol es otro caso en el que se plasma la segunda ley de movimiento

PRIMERA LEY DE NEWTON:

Es conocida también como Ley de la inercia, nos dice que si sobre un cuerpo no actúa ningún otro, este permanecerá indefinidamente moviéndose en línea recta con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero).

La situación es similar a la de una piedra que gira amarrada al extremo de una cuerda y que sujetamos de su otro extremo. Si la cuerda se corta, cesa de ejercerse la fuerza centrípeta y la piedra vuela alejándose en una línea recta tangencial a la circunferencia que describía (Tangente: es una recta que toca a una curva sin cortarla).

Como sabemos, el movimiento es relativo, es decir, depende de cual sea el observador que describa el movimiento. Así, para un pasajero de un tren, el interventor viene caminando lentamente por el pasillo del tren, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andén de una estación, el interventor se está moviendo a una gran velocidad. Se necesita, por tanto, un sistema de referencia al cual referir el movimiento.

La Primera Ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos como Sistemas de referencia inerciales, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.

En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, puesto que siempre hay algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos, pero siempre es posible encontrar un sistema de referencia en el que el problema que estemos estudiando se pueda tratar como si estuviésemos en un sistema inercial. En muchos casos, suponer a un observador fijo en la Tierra es una buena aproximación de sistema inercial.

EJEMPLOS:

La bicicleta autónoma

El pedaleo de una bicicleta permite que la misma continúe avanzando varios metros sin tener que pedalear, gracias a la inercia producida por el pedaleo inicial.

Sube y baja

Las montañas rusas pueden subir empinadas pendientes gracias a la inercia producida por la pronunciada bajada previa, que le permite acumular energía potencial para subir de nuevo.

Torre de bloques

Si se hace una torre con varios bloques y se golpea fuertemente con un mazo el bloque inferior (el que soporta el peso de los demás), será posible sacarlo sin que el resto se caiga, aprovechando la inercia. Los cuerpos que están quietos, tienden a permanecer quietos.

PESO:

En física clásica, el peso es una medida de la fuerza gravitatoria que actúa sobre un objeto.​ El peso equivale a la fuerza que ejerce un cuerpo sobre un punto de apoyo, originada por la acción del campo gravitatorio local sobre la masa del cuerpo. Por ser una fuerza, el peso se representa como un vector, definido por su módulo, dirección y sentido, aplicado en el centro de gravedad del cuerpo y dirigido aproximadamente hacia el centro de la Tierra. Por extensión de esta definición, también podemos referirnos al peso de un cuerpo en cualquier otro astro (Luna, Marte,...) 

La magnitud del peso de un objeto, desde la definición operacional de peso, depende tan solo de la intensidad del campo gravitatorio local y de la masa del cuerpo, en un sentido estricto. Sin embargo, desde un punto de vista legal y práctico, se establece que el peso, cuando el sistema de referencia es la Tierra, comprende no solo la fuerza gravitatoria local, sino también la fuerza centrífuga local debido a la rotación de la Tierra; por el contrario, el empuje atmosférico no se incluye, ni ninguna otra fuerza externa.

Peso y masa son dos conceptos y magnitudes físicas muy diferentes, aunque aún en estos momentos, en el habla cotidiana, el término “peso” se utiliza a menudo erróneamente como sinónimo de masa, la cual es una magnitud gravitacional. La propia Academia reconoce esta confusión en la definición de «pesar»: “Determinar el peso, o más propiamente, la masa de algo por medio de la balanza o de otro instrumento equivalente”.

La masa de un cuerpo es una propiedad intrínseca del mismo, la cantidad de materia, independiente de la intensidad del campo gravitatorio y de cualquier otro efecto. Representa la inercia o resistencia del cuerpo a los cambios de estado de movimiento (aceleración, masa inercial), además de hacerla sensible a los efectos de los campos gravitatorios (masa gravitacional).

EJEMPLOS:

•  Un niño que tiene una masa de 36 kg pesa (en la Tierra) 352,8 N (Newton).
• Si se tiene un carro de masa 740 kg, pesaría 7.252 N.
• Un televisor de masa 20 kg, tendría un peso de 196 N.
• Una cama de masa 50 kg, pesaría 490 N.
• Si se tiene una laptop de 4 kg, ésta tiene un peso de 39,2 N.
• Un perro que tenga una de 30 kg, su peso sería 294 N.
• Una vaca con una masa de 800 kg, pesa 7.840 N.