Fundamentos de las Fuerzas en Física: Conceptos, Medición y Vectores

Concepto de Fuerza y sus Efectos

Una fuerza es cualquier causa capaz de deformar un cuerpo o modificar su estado de reposo o movimiento.

• Deformación elástica: los cuerpos elásticos son aquellos que recuperan su tamaño y forma cuando la fuerza deja de actuar (ejemplo: saltar en una cama elástica).
• Deformación plástica: se producen en materiales que quedan deformados aunque dejemos de ejercer la fuerza (ejemplo: la arcilla).

El principio de inercia afirma que, si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza externa, o las que actúan están equilibradas, este continuará en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme.

Medición de Fuerzas: El Dinamómetro

Un dinamómetro es un instrumento que sirve para medir fuerzas. La unidad de fuerza es el newton (N).

• Muelle: se alarga al aplicar una fuerza sobre él.
• Indicador: situado al final del muelle, se moverá con este y nos mostrará la fuerza.
• Gancho: unido al indicador, es donde aplicaremos la fuerza que queremos medir.

Teniendo en cuenta esto y la proporcionalidad entre la fuerza y el alargamiento, se puede calibrar el dinamómetro y marcar su escala.

El Vector Fuerza

Para representar una fuerza, utilizamos un segmento orientado llamado vector (F):

• Intensidad: valor numérico de la fuerza (en N). Cuanto mayor sea la longitud del vector, mayor será la intensidad.
• Punto de aplicación: lugar donde actúa la fuerza; es el inicio del vector.
• Sentido: hacia donde señala la fuerza; lo indica la punta de la flecha.
• Dirección: línea recta sobre la que actúa la fuerza.

Sistemas de fuerzas

• Fuerzas con el mismo sentido: la intensidad de la fuerza resultante será la suma de las intensidades de las fuerzas.
• Fuerzas con distinto sentido: la resultante será una fuerza en el sentido de la fuerza mayor y su intensidad será la resta de las intensidades.
• Fuerzas perpendiculares: la resultante coincidirá con la diagonal del rectángulo formado por las fuerzas que actúan sobre el cuerpo.

Tipos de Fuerzas de Contacto

1. Fuerza elástica: existe una proporcionalidad entre el alargamiento (x) y la fuerza aplicada (F). Esta relación se define mediante la Ley de Hooke: F = k · x.
2. Fuerza de tensión: es la fuerza con la que una cuerda tira del objeto al cual está unida.
3. Fuerza de rozamiento: es una fuerza que se opone al movimiento y que aparece al poner en contacto dos superficies.