lunes, 6 de febrero de 2023

Las cuatro fuerzas

 Son cuatro las fuerzas del universo:

  • Gravitatoria
  • Electromagnética
  • Nuclear fuerte
  • Nuclear débil

FUERZA GRAVITATORIA

Quizá es la más intuitiva de todas; es la que se ejerce entre dos cuerpos con masa; entre ambos existe una fuerza de atracción directamente proporcional a la masa de ambos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

matemáticamente se enuncia como: FG=G*m1*m2/d2

donde 

  • G es la constante gravitacional de valor G=6.67·10-11 Nm2/kg; 
  • m1 y m2 son las masas y 
  • d la distancia

¿Qué ocurre si las dos masas son del mismo orden de magnitud? Pues que evidentemente ambas van a dejar notar esa atracción por la otra conforme a la ecuación anterior, pero... ¿y si una tiene una masa muy inferior a la otra, como por ejemplo la famosa observación de Newton que vio como la tierra atraía una manzana? Pues evidentemente, la de mayor masa (la tierra) ejercerá su acción sobre la de menor masa (manzana) y dejará notar sus efectos de atracción. No así la manzana, que también ejercerá su influencia de atracción sobre la tierra, pero de un orden de magnitud infinitesimal comparada con la primera, y que evidentemente consideramos despreciable.

Esta atracción que un cuerpo de masa menor ejerce sobre una de masa mayor se puede ver por ejemplo en el sistema tierra-luna.; la luna atrae a la tierra, y nosotros lo notamos en las mareas.

de la fórmula anterior, para la tierra G*mtierra/d2, y considerando una distancia de 1m, nos queda otro valor constante g=(6.67·10-11 Nm2/kg)*(5,972x1024 Kg)/1m2=9,8m/s2, 

por lo que la fuerza de atracción de la tierra sobre cualquier cuerpo viene dada por la fórmula F=m*g

FUERZA ELECTROMAGNÉTICA

También es una fuerza sencilla de entender. Cuando dos cargas eléctricas tienen el mismo signo se repelen, y cuando tienen signos contrarios se atraen. En ambos casos con una fuerza que viene determinada por la Ley de Coulomb: F=K*q1*q2/r2

  • Siendo K la cte eléctrica en el medio en el que están las cargas (en el vacío K=9*10-19N.m2/C2) 
  • q1 y q2 las cargas eléctricas, en C
  • r la distancia que las separa

Los principios magnéticos son equivalentes a los eléctricos.  De hecho la Ley de Lorenz establece la relación entre electricidad y magnetismo; Cualquier carga eléctrica en movimiento genera un campo magnético. A su vez, un campo magnético es capaz de generar un movimiento de cargas eléctricas.


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