6.5: En Resumen

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Siempre que dos objetos interactúan, ejercen fuerzas entre sí que son iguales en magnitud y opuestas en dirección (tercera ley de Newton).
Las fuerzas son vectores, y son aditivas. La fuerza total (o neta) sobre un objeto o sistema es igual a la tasa de cambio de su impulso total (segunda ley de Newton). Si la masa del sistema es constante, esto se puede escribir como\(F_{ext,all} = M a_{cm}\), dónde\(M\) está la masa total del sistema y\(a_{cm}\) es la aceleración de su centro de masa. Sólo las fuerzas externas contribuyen a esta ecuación; las fuerzas internas se anulan por el punto 1 anterior.
Para cualquier interacción que pueda derivarse de una función de energía potencial\(U(x_1 − x_2)\), la fuerza ejercida por el objeto 2 sobre el objeto 1 es igual a\(−dU/dx_1\) (donde la derivada se calcula tratando\(x_2\) como una constante), y viceversa.
La fuerza de gravedad sobre un objeto cerca de la superficie de la tierra se conoce como el peso del objeto, y es igual (en magnitud) a\(mg\), donde\(m\) está la masa inercial del objeto.
Un resorte ideal cuya longitud relajada es\(x_0\), cuando se estira o comprime a una longitud\(x\), ejerce una fuerza de tracción o empuje, respectivamente, en ambos extremos, con magnitud\( k\left|x-x_{0}\right| \), donde\(k\) se llama la constante de resorte.
Al tratar objetos macroscópicos introducimos varias fuerzas de “restricción” cuyos valores deben determinarse a partir de las aceleraciones a través de la segunda ley de Newton: la tensión\(F^t\) en cuerdas, cuerdas o cables; la fuerza normal\(F^n\) ejercida por una superficie en respuesta a la presión aplicada; y la fuerza de fricción estática\(F^s\) que evita que las superficies se deslicen entre sí.
El valor máximo posible de la fuerza de fricción estática es\( \mu_s \left|F^n\right| \), donde\(\mu_s\) está el coeficiente de fricción estática.
La fuerza de deslizamiento o fricción cinética,\(F^k\), aparece cuando dos superficies se deslizan una junto a la otra. Su magnitud es\( \mu_{k}\left|F^{n}\right| \) (\(\mu_k\)es el coeficiente de fricción estática), y su signo es tal que se opone al movimiento deslizante. A diferencia de las fuerzas del 6 anterior, es una fuerza disipadora.
Un diagrama de cuerpo libre es una forma de representar todas (y solo) las fuerzas que actúan sobre un objeto. El objeto debe ser representado como un pequeño círculo o punto. Todas las fuerzas deben dibujarse como vectores que se originan en el punto, con sus direcciones correctamente mostradas y sus longitudes aproximadamente a escala. La aceleración del objeto también debe indicarse en otra parte de la imagen. Las fuerzas deben etiquetarse así:\(F^{type}_{by,on}\).