Si das una patada a un balón sale volando, y si tiras de una goma se estira: lo que cambia así el movimiento o la forma de un objeto se llama fuerza.
Una fuerza tiene tamaño y dirección, por eso se dibuja con una flecha: el punto donde empieza es donde actúa la fuerza (punto de aplicación), la longitud es su intensidad, el sentido es hacia donde empuja o tira, y la intensidad se mide en newtons (N).
Algunas fuerzas, como el rozamiento o el empuje del suelo, solo aparecen si dos objetos se tocan; otras, como el peso o la fuerza magnética, actúan aunque haya separación.
Sobre la caja de hierro del dibujo actúan a la vez estas cuatro fuerzas, así que al cambiar lo fuerte que tira el imán puedes comparar qué flechas cambian y cuáles se quedan igual.
Representar fuerzas con flechas
Sobre una sola caja apoyada en el suelo actúan varias fuerzas a la vez. La Tierra tira de ella hacia abajo, el suelo la empuja hacia arriba, si hay un imán al lado tira de ella hacia él, y el suelo resiste ese tirón con el rozamiento. Si se dibujan todas como flechas en un mismo esquema, se ve de un vistazo qué fuerza compensa a cuál y por qué la caja no se mueve.
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Cuatro fuerzas sobre una caja de hierro en el suelo: la longitud es la intensidad y el punto, el punto de aplicación
3 N
En el dibujo cada newton se representa con la misma longitud. La flecha roja del peso y la azul de la normal miden las dos 10 N, así que son igual de largas y apuntan en sentidos opuestos. Si subes el tirón del imán de 0 N a 5 N, la flecha verde de la fuerza magnética y la naranja del rozamiento crecen juntas; mientras la caja no se mueve, siempre miden lo mismo. El punto donde empieza cada flecha es el punto de aplicación: el peso y la fuerza magnética actúan en el centro de la caja, y la normal y el rozamiento del suelo, en la cara que toca el suelo.
💡 Tres cosas que dice una flecha
①La longitud de la flecha es la intensidad de la fuerza; en un mismo dibujo 1 N debe medir siempre lo mismo, o no se pueden comparar.
②Hacia donde apunta la flecha es el sentido de la fuerza.
③El punto donde empieza la flecha es el punto de aplicación. Intensidad, dirección y sentido, y punto de aplicación describen por completo una fuerza.
④Sobre un objeto pueden actuar varias fuerzas a la vez, y si dos fuerzas opuestas tienen además la misma intensidad, el movimiento del objeto no cambia.
Fuerzas de contacto y fuerzas a distancia
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Fuerzas de contacto (rozamiento, elástica) y a distancia (peso, magnética, eléctrica)
Es fácil creer que el peso necesita contacto, pero un balón lanzado al aire cae igualmente, así que actúa sin tocar la Tierra. Muchos piensan también que el rozamiento solo aparece cuando algo se mueve; sin embargo, como muestra el dibujo, una caja quieta sufre un rozamiento igual al tirón que recibe. Si el tirón es 0, el rozamiento también es 0.
🔍 Cómo se clasifican las fuerzas
①Las fuerzas de contacto solo aparecen cuando dos objetos se tocan: el rozamiento, la fuerza elástica y el empuje del suelo.
②Las fuerzas a distancia actúan aunque haya separación: el peso, la fuerza magnética y la eléctrica.
③El peso es la atracción de la Tierra hacia su centro, por eso apunta siempre hacia abajo.
④Los imanes atraen polos opuestos y repelen polos iguales, y el hierro es atraído por un imán.
Intensidad y unidad de la fuerza
Unidad de fuerza
1 N ≈ peso de un objeto de 100 g de masa
El newton (N) es la unidad de fuerza y debe su nombre a Isaac Newton, que formuló las leyes del movimiento.
Cómo se describe una fuerza
fuerza = intensidad + dirección y sentido + punto de aplicación (flecha)
La intensidad sola no basta para describir una fuerza, por eso se dibujan también su sentido y su punto de aplicación.
📐 Medir una fuerza
①La fuerza se mide con un dinamómetro; lo que se estira el muelle es proporcional a la fuerza.
②La unidad es el newton (N).
③Un objeto de 100 g colgado de un dinamómetro marca alrededor de 1 N.
④Al dibujar flechas, primero se decide cuántos centímetros representan 1 N y se mantiene esa escala hasta el final.
Puntos clave
Que las fuerzas de arriba y abajo y las de izquierda y derecha formen parejas iguales y la caja quede quieta es el equilibrio de fuerzas. El tema siguiente estudia con más detalle el peso y la fuerza elástica, y cómo medir una fuerza por lo que se estira un muelle. Hasta dónde aguanta el rozamiento antes de dejar que la caja se mueva se verá en el tema del rozamiento.
Resumen
fuerza → cambia la forma o el movimiento (rapidez, dirección) de un objeto
Una goma estirada ha cambiado de forma; un balón que rodaba y se para o gira ha cambiado de movimiento.
🎯 Puntos de examen
①Una fuerza se describe con su intensidad, su dirección y sentido y su punto de aplicación.
②Son fuerzas de contacto el rozamiento y la elástica; son fuerzas a distancia el peso, la magnética y la eléctrica.
③La unidad de fuerza es el newton, y el peso de un objeto de 100 g es de unos 1 N.
④Si dos fuerzas iguales actúan en sentidos opuestos, el movimiento del objeto no cambia.
⑤Una flecha más larga representa una fuerza mayor.
Ejemplos y prueba
En un problema de fuerzas, primero se elige un objeto y se anotan una a una las fuerzas que actúan sobre él. Para cada una se comprueba quién la ejerce, si necesita contacto o actúa a distancia y hacia dónde apunta; después se dibujan flechas con longitudes acordes a su intensidad, y así se resuelven tanto las preguntas de clasificar fuerzas como las de comparar intensidades.
Ejemplo 1
Entre el peso, el rozamiento y la fuerza magnética, ¿cuáles actúan sin contacto directo?
1
Las fuerzas de contacto solo aparecen si los objetos se tocan (rozamiento, elástica); las fuerzas a distancia actúan con separación (peso, magnética, eléctrica).
2
El peso actúa sobre un balón que cae y la fuerza magnética atrae el hierro desde lejos, así que las dos son fuerzas a distancia. El rozamiento aparece entre superficies que se tocan, por eso es de contacto.
▸ Peso y fuerza magnética (a distancia) / el rozamiento es de contacto
Imagina que separas los dos objetos: si la fuerza sigue ahí, es una fuerza a distancia.
Ejemplo 2
¿Cuántos newtons pesa aproximadamente un objeto de unos 100 g y qué indica la longitud de una flecha de fuerza?
1
El peso de un objeto de 100 g es de unos 1 N; colgado de un dinamómetro marca cerca de 1 N.
2
La longitud de la flecha indica la intensidad de la fuerza: se fija la longitud que representa 1 N y se dibujan múltiplos de ella.
▸ Unos 1 N / longitud de la flecha = intensidad de la fuerza
Una masa de 1 kg (1000 g) pesa unos 10 N; la caja de hierro de 10 N del dibujo es una caja de 1 kg.
tipo prueba de unidad
¿Qué afirmación sobre los tipos de fuerza es correcta?
①La gravedad es una fuerza de contacto que actúa solo al tocarse
②La fuerza magnética es una fuerza a distancia que actúa separada
③La unidad de fuerza es el cm
④Una fuerza solo tiene magnitud y no dirección
⑤Cuanto más corta es la flecha, mayor es la fuerza
▸ ② La fuerza magnética es una fuerza a distancia que actúa separada
1
La fuerza magnética actúa aunque el imán esté separado, así que es una fuerza a distancia; ② es correcta.
2
El peso es una fuerza a distancia (①), la unidad de fuerza es el newton (③), una fuerza tiene intensidad y dirección (④) y una flecha más larga indica una fuerza mayor (⑤).