Fuerza corporal

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Una fuerza corporal es una fuerza que actúa en todo el volumen de un cuerpo. Las fuerzas debidas a la gravedad , los campos eléctricos y los campos magnéticos son ejemplos de fuerzas corporales. Las fuerzas corporales contrastan con las fuerzas de contacto o las fuerzas superficiales que se ejercen sobre la superficie de un objeto.

Las fuerzas normales y las fuerzas cortantes entre objetos son fuerzas superficiales a medida que se ejercen sobre la superficie de un objeto. Toda atracción superficial cohesiva y fuerzas de contacto entre objetos también se consideran fuerzas superficiales.

Las fuerzas ficticias como la fuerza centrífuga , la fuerza de Euler y el efecto Coriolis también son ejemplos de fuerzas corporales.

Definición

Cualitativo

Una fuerza corporal es simplemente un tipo de fuerza, por lo que tiene las mismas dimensiones que la fuerza , [M] [L] [T] ⁻² . Sin embargo, a menudo es conveniente hablar de una fuerza corporal en términos de fuerza por unidad de volumen o fuerza por unidad de masa . Si la fuerza por unidad de volumen es de interés, se denomina densidad de fuerza en todo el sistema.

Una fuerza corporal se distingue de una fuerza de contacto en que la fuerza no requiere contacto para la transmisión. Por lo tanto, las fuerzas comunes asociadas con los gradientes de presión y la transmisión de calor por conducción y convección no son fuerzas corporales, ya que requieren el contacto entre sistemas para que exista. La transferencia de calor por radiación , por otro lado, es un ejemplo perfecto de una fuerza corporal. ^{[ dudoso - discutir ]}

Más ejemplos de fuerzas corporales comunes incluyen;

• la gravedad ,
• Fuerzas eléctricas que actúan sobre un objeto cargado en todo su volumen,
• Fuerzas magnéticas que actúan sobre las corrientes dentro de un objeto, como la fuerza de frenado que resulta de las corrientes parásitas ,

Las fuerzas ficticias (o fuerzas de inercia) pueden verse como fuerzas corporales. Las fuerzas inerciales comunes son,

• Fuerza centrífuga ,
• Fuerza de Coriolis ,
• Fuerza de Euler (o fuerza transversal), que ocurre en un marco de referencia giratorio cuando la velocidad de rotación del marco está cambiando

Sin embargo, las fuerzas ficticias no son realmente fuerzas. Más bien son correcciones a la segunda ley de Newton cuando se formula en un marco de referencia acelerado . (La gravedad también puede considerarse una fuerza ficticia en el contexto de la relatividad general ).

Cuantitativo

La densidad de fuerza del cuerpo se define de modo que la integral de volumen (a través de un volumen de interés) de la misma da la fuerza total que actúa en todo el cuerpo;

${\displaystyle \mathbf {F} _{\mathrm {body} }=\int \limits _{V}\rho \mathbf {g} (\mathbf {r} )\mathrm {d} V\,,}$

donde d V es un elemento de volumen infinitesimal , ρ es la densidad de masa y g es el campo de densidad de fuerza del cuerpo externo que actúa sobre el sistema.

Aceleración

Artículo principal: segunda ley de Newton

Como cualquier otra fuerza, una fuerza corporal hará que un objeto se acelere . Para un objeto no rígido, la segunda ley de Newton aplicada a un elemento de volumen pequeño es

${\displaystyle \mathbf {f} (\mathbf {r} )=\rho (\mathbf {r} )\mathbf {g} (\mathbf {r} )}$,

donde ρ ( r ) es la densidad de masa de la sustancia, ƒ la densidad de fuerza y a ( r ) todo en el punto r .

En el caso de la gravedad en la superficie de un planeta, g ( r ) es simplemente el campo gravitacional aproximadamente constante y uniforme , como en la Tierra donde:

${\displaystyle g=9.81{\frac {\mathrm {m} }{\mathrm {s} ^{2}}}}$

Ver también

• Fuerza ficticia
• Densidad de fuerza
• Fuerza normal
• Fuerza superficial