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La fuerza es un término de física que se define como una influencia capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales. Una fuerza puede acelerar objetos empujándolos o tirando de ellos. La relación entre fuerza, masa y aceleración fue definida por Isaac Newton en su segunda ley del movimiento, la cual establece que la fuerza de un objeto es el producto de su masa por su aceleración. Si quieres aprender a medir la fuerza, sigue estos pasos.
Pasos
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Comprende la relación entre fuerza, masa y aceleración. La fuerza de un objeto es simplemente el producto de su masa por su aceleración. Esta relación puede definirse con la siguiente fórmula: Fuerza = Masa x Aceleración. Aquí tienes algunas otras cosas a tener en cuenta cuando se mide la fuerza:
- La unidad de medida estándar para la masa es el kilogramo (kg).
- La unidad de medida estándar para la aceleración es el metro por segundo al cuadrado (m/s 2 ).
- La unidad de medida estándar para la fuerza es el newton (N). El newton es una unidad estándar derivada. 1N = 1 kg x 1m/s.
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Mide la masa de un objeto dado . La masa de un objeto es la cantidad de materia que contiene. La masa de un objeto nunca cambia, sin importar en qué planeta se encuentre; mientras que el peso fluctúa dependiendo del empuje de la gravedad, la masa es la misma en la Tierra o en la Luna. En el sistema métrico, la masa se puede expresar en gramos o kilogramos. Digamos que el objeto con el que estamos trabajando es un camión de 1000 kg.
- Para calcular la masa de un objeto dado, colócalo en una báscula o una balanza. Esta marcará la masa en gramos o kilogramos.
- En el sistema inglés, la masa se puede expresar en libras. Ya que la fuerza también se puede expresar en libras, se ha acuñado el término "pound-mass" (libra-masa) para distinguir su uso. Sin embargo, si encuentras la masa de un objeto expresada en el sistema inglés, es mejor convertirlo al sistema métrico. Si conoces la masa de un objeto en libras, simplemente multiplícalo por 0.45 para obtener su masa en kilogramos.
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Mide la aceleración del objeto. En física, aceleración se define como un cambio en la velocidad, la cual a su vez se define como la variación en cuanto a posición de un objeto en función del tiempo. Además de la definición común de aceleración como aumento de la velocidad, también significa reducción de la velocidad o cambio de dirección del objeto. Tal como la velocidad se puede medir con un velocímetro, la aceleración se mide con un acelerómetro. Digamos que la aceleración del camión de 1000 kg con el que estamos trabajando es de 3m/s 2 .
- En el sistema métrico, la velocidad se expresa en centímetros por segundo o metros por segundo, y la aceleración se expresa en centímetros por segundo por segundo (centímetros por segundo al cuadrado), o metros por segundo por segundo (metros por segundo al cuadrado).
- En el sistema inglés, una forma de expresar la velocidad es en pies por segundo, así que la aceleración se puede expresar en pies por segundo al cuadrado.
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Multiplica la masa del objeto por su aceleración. Este es el valor de la fuerza. Simplemente coloca los números conocidos en la ecuación y conocerás la fuerza del objeto. Recuerda expresar tu respuesta en néwtones.
- Fuerza = Masa x Aceleración
- Fuerza = 1000 kg x 3m/s 2
- Fuerza = 3000 N
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Calcula la masa conociendo la fuerza y la aceleración. Si conoces la fuerza y la aceleración de un objeto, simplemente colócalas en la misma fórmula para calcular su masa. Aquí tienes cómo hacerlo:
- Fuerza = Masa x Aceleración
- 3N = Masa x 3m/s 2
- Masa = 3N/3m/s 2
- Masa = 1 kg
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Calcula la aceleración conociendo la fuerza y la masa. Si conoces la fuerza y la masa de un objeto, simplemente colócalas en la misma fórmula para descubrir la masa del objeto. Aquí se muestra cómo hacerlo:
- Fuerza = Masa x Aceleración
- 10N = 2 kg x Aceleración
- Aceleración = 10N/2kg
- Aceleración = 5m/s 2
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Calcula la aceleración de un objeto. Si deseas conocer la fuerza de un objeto y solo tienes el dato de su masa, debes calcular su aceleración. Todo lo que tienes que hacer es usar la fórmula para calcularla. La fórmula es: (Aceleración = Velocidad Final – Velocidad Inicial)/Tiempo .
- Ejemplo: un corredor alcanza una velocidad de 6 m/s en 10 segundos. ¿Cuál es su aceleración?
- La velocidad final es 6 m/s. La velocidad original es 0 m/s. el tiempo es 10s.
- Aceleración = (6 m/s - 0 m/s)/10s = 6/10s = .4m/s 2
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Consejos
- El peso expresa una masa atraída por la aceleración de la gravedad. En la superficie de la Tierra, esa aceleración es unos 9.8 metros por segundo al cuadrado (9.80665), o 32 pies por segundo al cuadrado (32.174). Por lo tanto, en el sistema métrico, una masa de 100 kilogramos pesa alrededor de 980 newtons, y una masa de 100 gramos pesa unas 980 dinas. En el sistema inglés, la masa y el peso se pueden expresar en las mismas unidades, así es que 100 libras de masa (o libras-masa) pesan 100 libras (o libras-fuerza). Debido a que una báscula mide el empuje de la gravedad sobre un objeto, en realidad mide su peso, no su masa. (En el uso común no hay diferencia, ya que la única gravedad que se tiene en cuenta es la de la superficie de la Tierra.)
- Date cuenta de que la relación entre fuerza, masa y aceleración significa que un objeto con poca masa y alta aceleración puede tener la misma fuerza que un objeto con masa grande y poca aceleración.
- Las fuerzas pueden tener nombres especiales dependiendo de cómo actúen sobre un objeto. Una fuerza que provoque que un objeto acelere se llama empuje, mientras que una fuerza que hace desacelerar a un objeto se llama arrastre. Una fuerza que cambia la forma de moverse de un objeto que rota sobre su eje se llama torque o torsión.
- Una masa de 150 kilogramos acelerando a 10 metros por segundo al cuadrado tiene una fuerza de 150 veces 10, o 1500 kilogramo-metros por segundo al cuadrado. (Un kilogramo-metro por segundo al cuadrado es llamado newton.)
- Una masa de 20 gramos acelerando a 5 centímetros por segundo al cuadrado lleva una fuerza de 20 veces 5, o 100 gramo-centímetros por segundo al cuadrado (un gramo-centímetro por segundo al cuadrado es llamado dina)
- Divide el resultado por una constante de conversión si estás trabajando con unidades Inglesas. Como se vio antes, "libra" puede ser una unidad de masa o de fuerza en el sistema inglés; cuando se usa como unidad de fuerza es llamada "libra-fuerza." La constante de conversión es 32.174 libras-pie por libra fuerza por segundo al cuadrado; 32.174 es el valor de la aceleración debida a la gravedad de la Tierra en pies por segundo al cuadrado. (Para simplificar la matemática aquí, se redondea a un valor de 32.)
- Por lo tanto, una masa de 640 libras-masa acelerando a 5 pies por segundo al cuadrado lleva una fuerza aproximada de 640 veces 5 dividido por 32, o 100 libras-fuerza.
- La masa también se puede expresar en slugs, siendo un slug igual a 32.174 libras-masa. Un slug es la cantidad de masa que 1 libra-fuerza puede acelerar a 1 pie por segundo al cuadrado. Cuando se multiplica una masa en slugs por la aceleración en pies por segundo al cuadrado, la constante de conversión no se aplica.
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Cosas que necesitarás
- Una balanza o una báscula
- Acelerómetro
- Lápiz y papel o una calculadora
Acerca de este wikiHow
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