Fuerza
Una fuerza es un empujón o un jalón sobre un objeto que puede cambiar su movimiento, medida en newtons y relacionada con la masa y la aceleración mediante F = ma.
Formula
F = ma
Definition
Una fuerza es un empujón o un jalón, y las fuerzas pueden hacer que las cosas empiecen a moverse, se detengan, aceleren, frenen o cambien de forma. Las fuerzas tienen tanto magnitud como dirección y se miden en newtons (N), donde un newton es la fuerza necesaria para darle a una masa de $1\ \text{kg}$ una aceleración de $1\ \text{m/s}^2$. Las fuerzas de contacto, como la fricción y un empujón aplicado, requieren tocarse, mientras que las fuerzas sin contacto, como la gravedad, el magnetismo y la fuerza eléctrica, actúan a distancia. En el nivel más profundo una fuerza es una interacción vectorial entre dos objetos, y la segunda ley de Newton en su forma general dice que la fuerza neta es igual a la tasa de cambio del momento, $\vec{F}_{\text{net}} = d\vec{p}/dt$, que se reduce a $\vec{F}_{\text{net}} = m\vec{a}$ para masa constante. El newton es una unidad derivada, $1\ \text{N} = 1\ \text{kg}\cdot\text{m/s}^2$, y todas las fuerzas cotidianas se remontan a dos interacciones fundamentales, la gravedad y el electromagnetismo.
Example
Patear un balón de fútbol es un empujón que lo pone a rodar, y jalar el mango de un carrito es un jalón que lo arrastra. Un carrito de $2\ \text{kg}$ empujado de modo que acelera a $3\ \text{m/s}^2$ está recibiendo una fuerza de $F = ma = 2 \times 3 = 6\ \text{N}$. Trabajando en cambio desde el momento, un auto de $1{,}200\ \text{kg}$ que desacelera de $20\ \text{m/s}$ hasta detenerse en $4\ \text{s}$ experimenta una fuerza de frenado promedio de $F = m\,\Delta v/\Delta t = 1200 \times (-20)/4 = -6{,}000\ \text{N}$, dirigida en sentido opuesto al movimiento.
Key Insight
Algunas fuerzas necesitan contacto, como una patada, y otras no, como la gravedad o un imán; la gravedad tira de ti incluso cuando nada te está tocando. Una fuerza tampoco necesita causar movimiento: empujar una pared aplica una fuerza, pero la pared empuja de vuelta con la misma intensidad, así que nada se mueve, y el movimiento cambia solo cuando las fuerzas están desequilibradas. Incluso el "contacto" es una aproximación. La fuerza normal de una mesa y la fricción de un piso son ambas electromagnéticas a nivel atómico, porque los electrones de una superficie repelen a los electrones de la otra.