Introducción a las Fuerzas en Física

La fuerza es cualquier acción que, al aplicarla a un cuerpo, logra dos tipos de efectos:

• Estático: Deforma el cuerpo.
• Dinámico: Cambia su estado de movimiento.

La fuerza es una magnitud vectorial que se representa mediante un vector en el que hay que especificar:

• Módulo: Intensidad o valor de la fuerza.
• Dirección: Línea sobre la que actúa la fuerza.
• Sentido: Indica hacia dónde se aplica la fuerza en la dirección dada.

Las fuerzas pueden ser:

• A contacto: Se ejercen cuando los cuerpos que interactúan están en contacto directo.
• A distancia: Se ejercen sin que exista contacto directo entre los cuerpos, como la fuerza gravitatoria.

El Dinamómetro

El dinamómetro se usa para medir fuerzas. Tiene un resorte (muelle) en su interior que, al ser forzado en un extremo, marca el valor de la fuerza aplicada. Algunas características importantes del dinamómetro son:

• Rango: Intervalo entre el mínimo y el máximo de la fuerza que se puede medir.
• Precisión: Menor cantidad de variación que puede medir el instrumento.

Deformación de los Cuerpos

Las fuerzas pueden deformar los cuerpos. Los cuerpos se clasifican en:

• Rígidos: No se deforman por la acción de una fuerza.
• Elásticos: Se deforman por la acción de una fuerza, pero vuelven a su forma original cuando esta desaparece.
• Plásticos: Se deforman por la acción de una fuerza y no se recuperan.

Si aplicamos una fuerza muy grande a un cuerpo elástico, puede que no recupere su forma original. A esto se le llama límite de elasticidad. Si aplicamos una fuerza muy grande a un cuerpo rígido, puede hacer que se rompa. A esto se le llama límite de rotura.

• Elasticidad: Propiedad de la materia que hace que los cuerpos deformados por una fuerza recuperen su forma original.
• Plasticidad: Propiedad de la materia que hace que los cuerpos que son deformados mantengan la nueva forma.

Fuerza Resultante y Fuerza Concurrente

• Fuerza Resultante (R): Es la fuerza que, por sí sola, ejerce el mismo efecto que el conjunto de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo.
• Fuerzas Concurrentes: Son aquellas fuerzas cuyas direcciones coinciden en algún punto.

Un cuerpo está en equilibrio si, estando sometido a la acción de varias fuerzas concurrentes, la suma de todas ellas da como resultado cero.

Peso y Masa

• Peso: Es la fuerza con la que la Tierra atrae a un cuerpo. Se mide en Newtons (N). Su dirección siempre es vertical y su sentido hacia abajo.
• Masa: Es la cantidad de materia de un cuerpo. Se mide en kilogramos (kg).

Tensión, Fuerza Normal y Fuerza de Rozamiento

• Tensión: Es la fuerza soportada por un cable o una cuerda cuando un cuerpo cuelga o tira de ella.
• Fuerza Normal: Es la fuerza que ejerce una superficie sobre un cuerpo que está apoyado en ella. Esta fuerza es perpendicular a la superficie.
• Fuerza de Rozamiento: Es una fuerza que se opone al movimiento. Aparece siempre que un cuerpo se mueve sobre una superficie o a través de un fluido.

Máquinas

Las máquinas son dispositivos que nos permiten ahorrar tiempo y esfuerzo para realizar un trabajo. Algunos ejemplos de máquinas simples son:

• Las ruedas: Reducen el contacto con el suelo, disminuyendo la fuerza de rozamiento.
• La polea: Es una rueda que gira en torno a un eje. Con una polea, hay que tirar hacia abajo, haciendo un esfuerzo más fácil ya que nos ayudamos de nuestro propio peso.
• El plano inclinado: Permite subir o bajar objetos con menos esfuerzo que si se hiciera verticalmente.
• La palanca: Transforma una fuerza en otra de distinto valor. El fulcro es un punto de apoyo. Hay de tres tipos:
  1. 1er grado: El fulcro está entre la fuerza aplicada (potencia) y la fuerza a vencer (resistencia).
  2. 2º grado: La resistencia está entre el fulcro y la potencia.
  3. 3er grado: La potencia está entre el fulcro y la resistencia.