Secundaria Expresión de las fuerzas

[Vialonb]

Buenas,
tengo una pregunta sencilla, pero quizás difícil de responder, y es esta. ¿Todas las fuerzas se expresan a pares?

Yo, en un principio, pienso que sí, pero no estoy seguro. Espero que podáis ayudarme, muchas gracias y un saludo.

[arivasm]

Re: Expresión de las fuerzas

No sé si he entendido tu pregunta. En mecánica newtoniana fuerza es toda influencia que un cuerpo ejerce sobre el movimiento de otro. Además conviene que tengamos en mente la ley de acción y reacción. Por tanto, si te refieres a si el concepto newtoniano de fuerza implica a dos objetos la respuesta es sí.

[Vialonb]

Re: Expresión de las fuerzas

Gracias arivasm, me refería eso si, como por ejemplo la fuerza gravitatoria o la eléctroestática son fuerzas que se expresan a pares.

[arivasm]

Re: Expresión de las fuerzas

Por si la cuestión te aparece por algún sitio: la única excepción serían las fuerzas ficticias, que se introducen en los sistemas de referencia no inerciales para forzar el cumplimiento de las leyes de Newton. El ejemplo típico es la fuerza centrífuga. De todos modos, se trata de fuerzas que, en el marco de la mecánica newtoniana, no son reales.

Mi consejo a un alumno de bachillerato como tú es que si alguna vez se encuentra con que, teniendo claro que no está manejando un sistema de referencia acelerado, propone una fuerza sobre una partícula sin que sea capaz de identificar qué otro cuerpo la ejerce, entonces que valore seriamente si estará metiendo la pata.

Es decir, por poner un ejemplo: imaginemos el típico problema que dice "un paquete es lanzado por un plano inclinado, etc". Al proponer fuerzas conviene que el estudiante sea capaz de responder para cada una la pregunta "¿quién la ejerce?". Así, son correctas "el peso, ejercido por la Tierra", "la normal, ejercida por el plano", "la de rozamiento, también ejercida por el plano (e incluso en algún caso por el aire)". Un ejemplo típico de fuerza incorrecta y que abunda en las aulas de 1º de bac es "la que le queda por inercia"; el estudiante puede darse cuenta de su error si aprecia que esa fuerza carece de reacción.

[felmon38]

Re: Expresión de las fuerzas

¡En menudos líos metéis a los alumnos! (Con perdón)

[Vialonb]

Re: Expresión de las fuerzas

Entiendo lo que me quieres decir arivasm, pero he pensado en esto: cuando tienes dos imanes en frente, con los polos negativo y positivo en frente, y una carga pasa entre ellos la carga siente una fuerza, pero la carga ejerce alguna fuerza?

No te preocupes por estos ''líos'' felmon38, que los disfruto

[gdonoso94]

Re: Expresión de las fuerzas

En electromagnetismo es donde no se cumple propiamente la tercera ley de Newton... Has ido a meter el dedo en la llaga

[Vialonb]

Re: Expresión de las fuerzas

Si... esa era mi intención jaja Lo he dicho porque pensaba que en esa situación la carga también causaría una fuerza en los imanes (en el los electrones), al igual que en electrostática cuando una carga ejerce un fuerza sobre otra, la otra ejerce otra fuerza de mismo modulo a la primera.

Un saludo, gracias.

[arivasm]

Re: Expresión de las fuerzas

Mmmmm... Digamos que en el nivel de bachillerato, la 3ª ley también se cumple en electromagnetismo. De todos modos, quizá no esté de más que nuestro amigo Vianolp sepa que:

• La respuesta a la pregunta "el electrón que pasa entre los imanes ejerce alguna fuerza?" es sí
• Que la parte magnética de la fuerza que se ejerce entre dos cargas en movimiento cumple la ley de acción y reacción en lo que se refiere al módulo de la fuerza, pero no en la dirección. Si quieres, puedes leer sobre ello en Wikipedia:http://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_d...s_relativistas
• Que la existencia de discrepancias entre la mecánica newtoniana y las leyes del electromagnetismo dio origen a un enorme salto de la Física moderna: la Teoría de la Relatividad

[Vialonb]

Re: Expresión de las fuerzas

Jajaja Vianolp xd. Lo voy a leer. De todas formas hay una cosa que no me queda clara, quizá por que no tenga los conocimientos necesarios, ¿pero en un sistema de referencia no inercial las fuerzas se expresan a pares o no? Se que no se cumplen la leyes de Newton y por eso, no se deberían expresar a pares, pero no entiendo muy bien porqué.

Y por sistema de referencia no inercial entiendo que es un sistema que esta acelerado respecto a uno inercial.

Gracias por la atención.

[visitante20160513]

Re: Expresión de las fuerzas

Se puede decir creo que siempre que hay interacción hay acción y reacción. El caso de las fuerzas ficticias es especial, pero en el caso de una partícula cargada atravesando un campo magnético generado por imanes hay acción de los imanes sobre la partícula y por supuesto que reacción de la partícula sobre los imanes.

[Vialonb]

Re: Expresión de las fuerzas

Gracias, Jabato. Pero entendiendo que las fuerzas ficticias son las fuerzas que aparentemente actúan sobre un cuerpo que esta en un SR no inercial analizado desde un SR inercial, al fin y al cabo, las fuerzas ficticias digamos que nosotros no las percibimos a pares, ¿pero si estuviésemos en el SR no inercial, las percibiríamos como fuerzas expresadas a pares, no?¿Ya que si estuviésemos en el mismo SR, sería SR inercial y se cumplirían las leyes de Newton?

Si no puedo llegar a entender este concepto con mis conocimientos decídmelo, lo dejamos y ya estudiare yo para llegar a entenderlo. Un saludo.

[abuelillo]

Re: Expresión de las fuerzas

Gracias, Jabato. Pero entendiendo que las fuerzas ficticias son las fuerzas que aparentemente actúan sobre un cuerpo que esta en un SR no inercial analizado desde un SR inercial, al fin y al cabo, las fuerzas ficticias digamos que nosotros no las percibimos a pares, ¿pero si estuviésemos en el SR no inercial, las percibiríamos como fuerzas expresadas a pares, no?¿Ya que si estuviésemos en el mismo SR, sería SR inercial y se cumplirían las leyes de Newton?

Piensa que la tercera ley es un caso especial y aproximado de las leyes de conservación del momento lineal y angular, suponiendo fuerzas que actúan a pares, de forma instantánea y en la dirección que conecta los dos objetos.
Y esto no se cumple realmente en la naturaleza, como minimo las fuerzas no son instantaneas, y tampoco funcionan a pares, en la realidad hay que tener en cuenta como mínimo 3 partículas/campos/entidades (2 partículas+campo mediador de la fuerza) para que el momento se conserve.

[Vialonb]

Re: Expresión de las fuerzas

¿Podrías ponerme un ejemplo en el que no funcionen a pares abuelillo? Sabía que las fuerzas no son instantáneas, pero no se me ocurre ningún ejemplo en en el que no funcionen a pares.
Un saludo.

[arivasm]

Re: Expresión de las fuerzas

En primer lugar, disculpa por el trastoque de letras que puse en mi mensaje respecto de tu nick,

El ejemplo más sencillo que pides es la fuerza magnética (en realidad la parte magnética de la fuerza de Lorentz) entre dos cargas en movimiento. Lo tienes en el enlace que te puse, al final, cuando habla de la 3ª ley en el marco relativista. Si estás en 2º de bac quizá ya habrás visto la ley de Biot y Savart, así como la fuerza que ejerce un campo magnético sobre una corriente. Te valdrán para entender ese ejemplo (aunque es algo que no se suele destacar en ese curso).

El campo magnético que crea un elemento de corriente es $\dst \dd \vec B_1=\frac{\mu_0}{4\pi}I_1\frac{\dd\vec l_1\times\vec u}{r^2}$. Ese campo ejerce sobre otro elemento de corriente una fuerza $\dst \dd\vec F_{2}=I_2(\dd\vec l_2\times\dd\vec B_1)$, es decir

$$\dd\vec F_2=\frac{\mu_0}{4\pi}\frac{I_1I_2}{r^2}\dd\vec l_2\times(\dd\vec l_1\times\vec u)$$

Recordemos que $\vec u$ es un vector unitario dirigido desde $\dd\vec l_1$ hacia $\dd\vec l_2$.

Si ahora pensamos en la fuerza que ejerce el segundo elemento sobre el primero el vector unitario será justamente el opuesto, y la fórmula será la misma de antes, pero intercambiando los subíndices 1 y 2

$$\dd\vec F_1=\frac{\mu_0}{4\pi}\frac{I_2I_1}{r^2}\dd\vec l_1\times\left[\dd\vec l_2\times(-\vec u)\right]$$

Está claro que se cumpliría la 3ª ley de Newton, es decir que $\dd\vec F_2=-\dd\vec F_1$, si $\dd\vec l_2\times(\dd\vec l_1\times\vec u)$ fuese opuesto de $\dd\vec l_1\times\left[\dd\vec l_2\times(-\vec u)\right]=-\dd\vec l_1\times(\dd\vec l_2\times \vec u)$, es decir, si fuese cierto que

$\dst \dd\vec l_2\times(\dd\vec l_1\times\vec u)\ =?\ \dd\vec l_1\times(\dd\vec l_2\times\vec u)$

que sería así si en general se cumpliese que

$\vec a\times(\vec b\times\vec c)\ =?\ \vec b\times(\vec a\times\vec c)$

Pero eso no es verdad en general. Por ejemplo, lo es si los vectores $\vec a$ y $\vec b$ son paralelos. Pero haz la prueba con estos: (1,0,0), (1,1,0) y (0,1,0) y verás que la igualdad no se cumple.