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Todo sobre la fuerza

Aquí tienes una guía diseñada para que puedas entender rápidamente qué es una fuerza.

 Con un dinamómetro se puede medir la deformación de un resorte cuando se le aplica una fuerza. Este instrumento se vale de la elasticidad  de un resorte cuando una fuerza actúa sobre él para estirarlo. DINA significa “fuerza” y METRO, “medida”, en griego. Muchas palabras de la física tienen origen griego.

El levantador de pesas chileno Cristián Escalante ha ganado diferentes medallas a nivel internacional. Aquí lo vemos ejerciendo fuerza sobre las pesas. Él es el agente y las pesas son el receptor. Cristián tiene una gran capacidad para ejercer fuerza, pero no es correcto decir que él tiene fuerza, pues la fuerza no está en las cosas, ni en las personas sino que se presenta cuando un cuerpo realiza una acción sobre otro.

Aquí tienes a un maestro Jedi... ¡que la fuerza te acompañe en las pruebas de ciencias!

 Muchas gracias profesora Mitzi Valenzuela, de la escuela Edda Cuneo Donaggio, de Antofagasta, por su valiosa contribución en este artículo.

Lo primero que tienes que tener muy claro es que la fuerza es una acción en la cual interactúan dos cuerpos, un cuerpo que ejecuta la fuerza llamado agente y otro cuerpo que recibe la fuerza llamado receptor.

Esta acción implica necesariamente un contacto entre ambos cuerpos, contacto que puede ser:

1) directo, es decir, los dos cuerpos que realizan la acción están en contacto

2) a distancia, es decir, sin que exista contacto entre ellos

Fuerza por contacto directo: cuando un forzudo levanta una pesa. El agente es el forzudo, el receptor es la pesa.

Fuerza por contacto a distancia: cuando un imán atrae un metal. El agente es el imán, el receptor es el metal atraído.

Un cuerpo puede ser agente de una fuerza y simultáneamente receptor de otra diferente.
Por ejemplo: Pablo empuja su auto; Pablo es el agente que ejerce la fuerza sobre el auto, y a su vez Pablo es el receptor de la fuerza de gravedad de la Tierra.

dibujo de hombre empujando un auto

Antes de seguir hay que aclarar algo:

  • Cuando hablamos de cuerpo en física, no nos referimos al cuerpo humano. En la física, un cuerpo es cualquier tipo de cuerpo, ya sea sólido, líquido o gaseoso.
  • Es común pensar que aplicar una fuerza es una atribución exclusiva de los seres vivos y que las cosas inanimadas no pueden ejercerla. Pero esto no es así, la fuerza es una interacción entre dos cuerpos independiente de si estos poseen vida o no.

Fuerza ejercida por seres vivos: un caballo tirando de una carreta.

Fuerza ejercida por un agente inanimado: un velero impulsado por el viento.

Fuerza y energía

Ojalá no seas de aquellos que piensan que energía es sinónimo de fuerza, porque eso no es verdad. La fuerza es la acción mediante la cuál un cuerpo puede comunicar energía a otro.

La fuerza sólo existe mientras los cuerpos interactúan.

La fuerza solo puede ser medida de manera indirecta, es decir, a partir de los efectos que produce en los cuerpos. Así por ejemplo con un dinamómetro se puede medir la deformación de un resorte cuando se le aplica una fuerza.

La fuerza no está en las cosas

¿Quién tiene más fuerza, un levantador de pesas o una señora que carga una bolsa de compras?          

Seguramente que tu respuesta será que el levantador de pesas. Sin embargo, lo que ocurre es que el levantador de pesas tiene una gran capacidad para ejercer fuerza, pero no es correcto decir que él tiene fuerza, pues la fuerza no está en las cosas, ni en las personas sino que se presenta cuando un cuerpo realiza una acción sobre otro.

¿Cómo se representan las fuerzas?

Las fuerzas no se pueden ver, solo podemos ver sus efectos, como por ejemplo cuando estiras un elástico o cuando modelas una figura en plasticina.

Solamente podemos representarlas gráficamente por medios de flechas a las que se le dominan en este caso como vectores.

Los vectores nos permiten saber: la magnitud, dirección y sentido de la fuerza. La magnitud o módulo es la cantidad de fuerza que se está aplicando sobre el receptor y se presenta por la longitud de la flecha.

dibujo de flechas


El sentido: se representa a través de la punta o extremo de la flecha.

La dirección: corresponde al ángulo formado por la línea recta que contiene al vector y a la horizontal.

Por convicción, la fuerza se dibujará mediante un vector cuyo origen se encuentra al centro del cuerpo receptor de la fuerza, mientras que su dirección y sentido serán los mismos en que se aplica la fuerza, y su magnitud indicará la cantidad de fuerza aplicada.

dibujo de flecha

Muchas veces se confunde la dirección y el sentido de un vector, sin embargo, son conceptos que indican cosas distintas:

La dirección puede ser  vertical u horizontal, de norte a sur, de sur a norte, de este a oeste, de oeste a este.

El sentido puede ser: hacia la izquierda, hacia la derecha, hacia abajo o hacia arriba.

Por ejemplo:

  • Si una persona levanta un objeto con su mano desde el suelo, la dirección de la fuerza es vertical, mientras que su sentido es hacia arriba.
  • Un auto viaja desde Punta Arenas hacia Iquique, la dirección es de sur a norte, mientras que su sentido es hacia el norte. Si el mismo auto regresa desde Iquique a Punta Arenas, su dirección de viaje no cambia, mientras que su sentido será ahora de norte a sur.

¿Cómo se mide la intensidad de la fuerza?

Para medir la intensidad de una fuerza que se aplica a un cuerpo, se usa un instrumento llamado DINAMÓMETRO. Este instrumento se vale de la elasticidad  de un resorte cuando una fuerza actúa sobre él para estirarlo.

Cuando una fuerza tira del resorte de un dinamómetro, este se estira y el indicador se desplaza sobre una escala graduada que indica el módulo de dicha fuerza.

La unidad de medida de esta fuerza se denomina Newton (N), en honor al físico inglés Isaac Newton.

1kilógramo es igual a 10 N.

Las fuerzas pueden producir varios efectos en los cuerpos en que actúan, por ejemplo:

  • Deformaciones: estas producen en el cuerpo receptor cambios de forma. Estos cambios de forma pueden ser de dos tipos:
    • Deformaciones plásticas
    • Deformaciones elásticas

La deformaciones plásticas se producen cuando el cuerpo receptor recibe una fuerza y modifica su forma, pero cuando la fuerza deja de actuar no vuelve a recupera la forma inicial.

Por ejemplo: Ignacia y Matías desean hacer figuras con plasticina. Para ello toman un trozo de plasticina y comienzan a modelar, una vez que le dan la forma que desean, la plasticina no vuelve a recuperar la forma que tenían cuando comenzaron a modelarla

Las deformaciones elásticas se producen cuando la fuerza actúa sobre un cuerpo, le produce una deformación y cuando deja de actuar el cuerpo vuelve a su forma inicial. Por ejemplo: el elástico, los resortes. Si aplicas una fuerza sobre un globo, este cambia de forma, pero si dejas de apretarlo volverá a recuperarla

Otros efectos que produce la fuerza:

• cambio en la dirección del movimiento: por ejemplo cuando juegas  voleibol, la pelota va cambiando constantemente de dirección.

• aumento o disminución de la velocidad: cuando alguien se columpia y le pide a otra persona que le dé un empujón.

• ponerse en movimiento o detenerse: en un partido de fútbol un delantero le da un puntapié a la pelota y la pone en movimiento; el arquero, por su parte, ejerce una fuerza sobre la pelota para detenerla, impidiendo el gol.

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