Fuerza entre masas y entre cargas (qué es, características, similitudes y diferencias)

¿Qué es la fuerza entre masas?

La Tierra es capaz de atraer los cuerpos hacia su centro y lo que hace es ejercer sobre ellos una acción denominada fuerza de gravedad que, muy distinto de las demás fuerzas. Esta  se ejerce sin la necesidad de que exista contacto alguno.

Esta fuerza gravitatoria es la responsable de que los cuerpos caigan con un movimiento uniformemente acelerado. El valor de aceleración de los cuerpos es, aproximadamente, constante en la superficie de la Tierra y vale 10 m/s2.

Isaac Newton, físico que enunció las leyes de la Dinámica, fue quién descubrió matemáticamente la gravedad. Las características fundamentales de estas leyes son:

  • Los cuerpos se atraen entre sí por el hecho de tener masa.
  • La fuerza de atracción es proporcional a la masa de los cuerpos, y se dirige hacia sus centros.
  • La fuerza de atracción disminuye rápidamente al aumentar la distancia entre los cuerpos. 

Podemos medir la fuerza (en N) con la que determinado objeto de masa m es atraído por la Tierra colgándose de un dinamómetro y leyendo lo que marca. Si haces la experiencia podrás observar que la fuerza con que la Tierra atrae a un objeto de 100 g (0,1 kg) es 1,0 N.

Es fácil darse cuenta de que la fuerza con que la Tierra tira de un cuerpo y su masa, no son lo mismo, aunque en el lenguaje corriente se confunden. El peso es la fuerza con la que el cuerpo, por ejemplo la Tierra, atrae a otro cuerpo. 

La aceleración de la gravedad (o valor del campo gravitatorio) no es el mismo para todos los astros, ya que depende de su masa y de su radio. De ahí que el peso del mismo objeto (o fuerza con que es atraído por el astro considerado) no sea el mismo. 

Características de la fuerza entre masas

La fuerza de gravedad es una especie de pegamento, que se encarga de mantener unido a todo el universo haciendo que, por ejemplo, los planetas orbiten alrededor del Sol. Cuando una fuerza actúa perpendicularmente a la dirección de la velocidad en que se mueve un objeto.

Así se produce una variación en la dirección de la velocidad, haciendo que el objeto no describa una línea recta, sino una curva. Como la fuerza de gravedad es una fuerza que actúa dirigida siempre hacia el centro del Sol. Todo  esto provoca que la dirección de la velocidad de los planetas varíe constantemente obligándolos a describir órbitas prácticamente circulares, pero que en realidad son elípticas.

La Tierra describe una órbita casi circular alrededor del Sol con un radio de 150 000 000 km(2) y tarda en dar una vuelta completa 365,25 días. Esto arroja una velocidad, supuesta constante, de unos 100 000 km/h. Debido a la magnitud de las distancias manejadas en astronomía se utiliza como medida de las mismas el tiempo-luz, definido como la distancia que recorre la luz en un tiempo dado.

La distancia entre la Tierra y el Sol, se usa como unidad para medir distancias en astronomía y recibe el nombre de “unidad astronómica” (ua). 1 ua = 150 000 000 km. Así la distancia entre el Sol y la Tierra es 1 ua, entre el Sol y Marte 1,5 ua y entre el Sol y Júpiter 5,2 ua.

¿Qué es la fuerzas entre cargas?

Toda partícula material, además de tener masa, contiene en su interior cargas eléctricas de carácter positivo o negativo y es sabido que son portadas por los protones y electrones. La existencia de esta carga eléctrica da lugar a una nueva interacción fundamental en la naturaleza, y sus características básicas son las siguientes:

  • Cargas de distinto signo se atraen y del mismo se repelen entre sí.
  • La fuerza de atracción o repulsión es proporcional a la masa. 
  • Esta fuerza de atracción o repulsión disminuye con la distancia.

Debemos recordar que para la obtención de átomos con carga positiva es necesario retirar los electrones a los átomos neutros. Y el mismo proceso pero en sentido contrario para obtener átomos con carga negativa. 

Similitudes y diferencias entre la fuerza entre masas y la fuerza entre cargas  

Por ejemplo, la fuerza de masas se ejerce entre dos cuerpos por el hecho de tener masa, pero en la fuerza de cargas solo se ejerce entre cuerpos con carga. La fuerza de masas siempre es atractiva, y la de cargas depende de los tipos de carga que posea cada cuerpo.

En ambos tipos la fuerza, esta disminuye rápidamente con la distancia. La fuerza de atracción gravitacional sólo puede ser medida cuando los cuerpos poseen masas muy grandes. En cambio, la fuerza entre cargas puede ser medida incluso cuando estas son muy pequeñas.

Si se acerca un objeto con carga a un cuerpo neutro (igual número de cargas positivas y negativas) se produce una separación de cargas en su interior y aparece una fuerza de atracción.

Una manera de electrizar un cuerpo es por frotamiento. De esta manera se logra que salten electrones y el cuerpo adquiere carga. La carrocería (metálica) de los automóviles puede adquirir carga debido al frotamiento con el aire.

Es por eso que algunas veces podemos recibir una descarga al tocar las partes metálicas del automóvil. Al frotar con un paño un trozo de vidrio o de plástico, este se carga y después puede atraer pequeños trozos de papel por inducción.

 

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