CARGAS ELECTRICAS

La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediantefuerzas de atracción y repulsión entre ellas por la mediación de campos electromagnéticos. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La denominadainteracción electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de las cuatro interacciones fundamentales de la física. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad que posee una partícula para intercambiar fotones.

Una de las principales características de la carga eléctrica es que, en cualquier proceso físico, la carga total de un sistema aislado siempre se conserva. Es decir, la suma algebraica de las cargas positivas y negativas no varía en el tiempo .

La carga eléctrica es de naturaleza discreta, fenómeno demostrado experimentalmente por Robert Millikan. Por razones históricas, a los electrones se les asignó carga negativa: –1, también expresada –e. Los protones tienen carga positiva: +1 o +e. A los quarks se les asigna carga fraccionaria: ±1/3 o ±2/3, aunque no se los ha podido observar libres en la naturaleza.¹

LA FUERZA NETA ORIGINA LA ACELERACION

 La Primera ley de Newton afirma que en ausencia de fuerza neta sobre un cuerpo, éste permanece en reposo, o si está en movimiento, continúa moviéndose con velocidad constante(conservando su magnitud y direccion). Pero, ¿qué sucede si una fuerza actúa sobre un cuerpo? La velocidad debe cambiar, o sea, una fuerza neta origina una aceleracion.

La relación entre aceleracion y fuerza podemos encontrarla en experiencias cotidianas. Pensemos que empujamos un carrito de supermercado. La fuerza neta que se ejerce sobre el carrito es la fuerza que yo aplico menos la fuerza de friccion en las ruedas. Si la fuerza neta es F, la aceleracion será a, si la fuerza es 2F, la aceleracion será 2a, y así sucesivamente. Por tanto, laaceleracion de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza neta aplicada. Pero la aceleracion depende también de la masa del objeto. Si mantengo la fuerza neta F y aumento la masa al doble, la aceleración será a/2.

O sea, podemos afirmar

Se escoge la unidad de fuerza de tal modo que la constante de proporcionalidad en , sea 1, y así

a = F/m

Notemos que mediante esta segunda ley podemos dar unadefinicion más precisa de fuerza, como una acción capaz deacelerar un objeto.

Cuando la masa está en kilogramos y la aceleracion en metros por segundo al cuadrado, la unidad de fuerza se llamaNewton (N), 1 N = 1kgm/s².

En el sistema ingles, la unidad de fuerza es la libra. se define como el peso (que es una fuerza) de un cuerpo cuya masa es 0.45359237 kg en determinado lugar de la Tierra en el que laaceleracion de gravedad sea 32.1734 pies/s².

CARACTERÍSTICAS DE LA FUERZA DE ROZAMIENTO

Primero recuerda que toda fuerza es un vector 
* Su magnitud es producto entre la magnitud de la fuerza normal y el coeficiente de rozamiento (el coeficiente depende de las superficies en contacto) 
* Hay de 2 tipos: estática y cinética. El roce estático hace que el cuerpo sobre el cual se aplica y que tenderia a moverse (por ejemplo en un plano inclinado) esté en reposo. El roce cinético es la fuerza de roce existente cuando el objeto no esta en reposo, pudiendo este objeto tener velocidad constante o bien aceleracion distinta de 0 
* Si el roce es cinético, la fuerza de roce ejercida sobre un cuerpo A, tiene la misma direccion que la velocidad de A (es paralela), pero en sentido opuesto. O bien, si es roce estático tiene sentido opuesto al cual tenderia a moverse el objeto A 
* Es una fuerza no conservativa, lo que quiere decir que el trabajo que realiza esta fuerza no se conserva como energía mecánica (cinética o potencial), sino que se transforma en otro tipo de energía, que por lo general es el calor 

EJEMPLOS DE ROZAMIENTO

Cuando dos superficies entran en contacto y una de ellas se pone en movimiento existe una fuerza que se opone a éste, dicha fuerza recibe el nombre de fricción y es la causa de que se produzca calor cuando se frota una superficie contra otra.

Existen dos tipos de fuerza de fricción, la estática que se da cuando las superficies están en reposo y una de ellas se pone en movimiento y la dinámica, que se da cuando una de las superficies está en movimiento con respecto a la otra.

TIPOS DE ROZAMIENTO

Existen dos tipos de rozamiento o fricción, la fricción estática y la fricción dinámica. El primero es la resistencia que se debe superar para poner en movimiento un cuerpo con respecto a otro que se encuentra en contacto. El segundo, es la resistencia, de magnitud considerada constante, que se opone al movimiento pero una vez que éste ya comenzó. En resumen, lo que diferencia a un roce con el otro, es que el estático actúa cuando los cuerpos están en reposo relativo en tanto que el dinámico lo hace cuando ya están en movimiento.

- FRICCION ESTATICA

Es aquella que impide que un objeto inicie un movimiento y es igual a la fuerza neta aplicada sobre el cuerpo, solo que con sentido opuesto (ya que impide el movimiento. El roce estático es siempre menor o igual al coeficiente de roce entre los dos objetos (número que se mide experimentalmente y está tabulado) multiplicado por la fuerza normal Se impide el movimiento
.


 FRICCION DINAMICA

Es aquella que aparece cuando un objeto se desliza sobre otro; la superficie de contacto hace una friccion opuesta hacia donde estemos hablando, dependiendo del material de las superficies varia la friccion un objeto liso casi no presenta friccion.

 

FUERZA DE ROZAMIENTO

Si un coche que circula por una carretera horizontal se deja en “punto muerto” (el motor, en este caso, no ejerce fuerza alguna sobre él) debería (según la ley de inercia de newton) seguir con movimiento rectilíneo y uniforme; sin embargo la experiencia demuestra que termina parándose. ¿Por qué? Pues obviamente porque existe siempre una fierza que se opone al movimiento y por eso la situación que modela la mencionada ley no puede ser real en nuestro mundo. Es la llamada fuerza de rozamiento:

Fuerza de rozamiento es toda fuerza opuesta al movimiento, la cual se manifiesta en la superficie de contacto de dos cuerpos siempre que uno de ellos se mueva o tienda a moverse sobre otro.

La causa de la existencia de esta fuerza es la siguiente: las superficies de los cuerpos, incluso las de los aparentemente lisos, no son lisas; presentan una serie de asperezas que, al apoyar un cuerpo sobre otro, encajan entre sí, lo que obliga a la aplicación de una fuerza adicional a la del movimiento para conseguir vencer el anclaje. Por lo tanto, la fuerza efectiva que hará que un objeto se mueva será: Fefectiva=Faplicada+Frozamiento.