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FÍSICA 4°7° - APUNTE UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LAS FUERZAS
¿QUÉ ES UNA FUERZA?
Una fuerza es un tipo de acción que un objeto ejerce sobre otro objeto.
Siempre que hablamos de fuerza es necesario tener en cuenta que:
• Debe haber dos cuerpos: para poder hablar de la existencia de una fuerza, se debe suponer la presencia de dos
cuerpos, ya que debe haber un cuerpo que atrae y otro que es atraído, uno que impulsa y otro que es impulsado,
uno que empuja y otro que es empujado, etc. Dicho de otra manera, si se observa que sobre un cuerpo actúa una
fuerza, entonces se puede decir que, en algún lugar, hay otro u otros cuerpos que constituyen el origen de esa
fuerza.
• Un cuerpo no puede ejercer fuerza sobre sí mismo. Si se necesita que actúe una fuerza sobre mi persona, tendré
que buscar algún otro cuerpo que ejerza una fuerza, porque no existe ninguna forma de que un objeto ejerza fuerza
sobre sí mismo (yo no puedo empujarme, una pelota no puede "patearse" así misma).
El origen de toda fuerza es la interacción entre dos o más objetos.
¿CÓMO NOS DAMOS CUENTA DE QUE UNA FUERZA EXISTE?
Las fuerzas aplicadas sobre los cuerpos se ponen de manifiesto a través de los “efectos” que provocan sobre dichos
cuerpos. Nunca nadie ha visto una fuerza. Una fuerza es, es última instancia, una creación humana que permite
explicar gran diversidad de fenómenos naturales.
¿QUÉ EFECTOS PUEDE PROVOCAR LA ACCIÓN DE UNA FUERZA?
La acción de una fuerza provoca siempre una modificación transitoria o permanente sobre los cuerpos. Una fuerza
puede:
• Modificar el estado de movimiento en que se encuentra el objeto que la recibe. Ej: un cuerpo está quieto, le
aplico una fuerza y lo muevo; una pelota viene hacia mí, ejerzo una fuerza y la detengo.
• Modificar el aspecto físico. Ej: yo puedo agarrar un cuerpo y aplastarlo, estirarlo o romperlo en pedazos. Para
todo ello debo aplicarle una fuerza.
Estos efectos pueden ocurrir por separado o en forma simultánea. Como sucede, por ejemplo, cuando alguien patea
una lata de bebida: la lata puede adquirir movimiento y también puede deformarse.
¿CÓMO SE REPRESENTAN LAS FUERZAS?
La fuerza es una magnitud vectorial: se representa con flechas llamadas vectores y necesitamos conocer no sólo
su valor numérico o cantidad, sino también su dirección, sentido y punto de aplicación.
Las fuerzas siempre son ejercidas en una determinada dirección y en un determinado sentido: puede ser hacia
arriba o hacia abajo, hacia adelante, hacia la izquierda, formando un ángulo dado con la horizontal, etc.
De esta manera, para representar una fuerza se necesitan cuatro componentes:
— un valor, que viene dado por un número y una unidad de medida (25 Newton, por ejemplo).
— una dirección, que vendría a ser la línea de acción de la fuerza (dirección vertical, por ejemplo).
— un sentido, que vendría a ser la orientación, el hacia dónde se dirige la fuerza (hacia arriba, por ejemplo).
— el punto de aplicación.
Estos cuatro componentes deben estar incluidos siempre en la información de una fuerza.
No se puede saber qué puede provocar una fuerza sin conocer su valor, dónde está aplicada y con qué dirección y
sentido.
¿CÓMO SE CALCULA LA ACTUACIÓN DE LAS FUERZAS?
Nosotros empezamos por el estudio de fuerzas colineales, es decir por las fuerzas que se encuentran en una misma
línea y donde no existe un ángulo entre ellas.
Cuando las fuerzas son colineales, para calcular su efecto se deben sumar o restar. No tiene sentido físico el
multiplicarlas o dividirlas.
- Si sumas dos fuerzas que van en la misma dirección y en el mismo sentido, entonces la suma es la suma
aritmética de ellas. Si sus valores son 40 Newton y 30 Newton, el resultado sería 70 Newton en la dirección y
sentido común que tienen.
- Si sumas dos fuerzas que van en la misma dirección pero sentidos distintos (una a la derecha y la otra a la
izquierda, por ejemplo) entonces la suma es la diferencia entre ellas (resta), con la misma dirección pero el
sentido de la fuerza mayor. Si sus valores son 40 Newton a la derecha y 30 Newton a la izquierda, entonces
la suma sería 10 Newton a la derecha.
El resultado de sumar todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo recibe el nombre de Fuerza resultante (FR).
Clasificación de las fuerzas
Las fuerzas se pueden clasificar de acuerdo a algunos criterios: según su punto de aplicación y según el tiempo que
dure dicha aplicación.
Según el punto de aplicación, las fuerzas se clasifican en:
a) Fuerzas de contacto: surgen del contacto entre dos cuerpos;
b) Fuerzas a distancia: manifiestan su acción sin que sea necesario el contacto directo entre los cuerpos.
a) Las fuerzas de contacto
 Las fuerzas normales o de vínculo: se definen como la fuerza que ejerce una superficie sobre un cuerpo
apoyado sobre ella. Ésta es de igual magnitud y dirección, pero de sentido
opuesto a la fuerza ejercida por el cuerpo sobre la superficie. Cuando un cuerpo
está apoyado sobre una superficie, ejerce una fuerza sobre ella cuya dirección
es perpendicular a la superficie. Las fuerzas debido al contacto son siempre
perpendiculares (o normales) a la superficie de contacto. (Que la dirección de la
fuerza es perpendicular a la superficie significa que la fuerza normal y la
superficie forman un ángulo recto (90°)).
¿Cuál es la importancia de esta fuerza? Las fuerzas de vínculo son las que impiden que un cuerpo se sumerja
dentro de otro o las que hacen posible que un objeto sostenga a otro. Sabemos que sobre las partículas siempre
actúa la fuerza de la gravedad, con lo que se ven atraídos hacia el centro de la Tierra; también sabemos que los
objetos no atraviesan el suelo, la mesa, etc. para llegar hasta el centro de la Tierra. La fuerza que impide el
movimiento de las partículas y objetos al centro del planeta por parte de otros objetos es justamente la fuerza
normal o de vínculo.

Fuerzas de fricción o de rozamiento: cuando un cuerpo se desliza o trata de deslizarse sobre otro o cuando
se mueve a través de un medio como el agua o el aire, existe una resistencia al movimiento ocasionada por
la interacción con el medio que le rodea. A esta fuerza de resistencia se la conoce con el nombre de fuerza
de fricción o de rozamiento.
El valor de la fuerza de rozamiento depende del estado de las superficies (si son
pulidas, rugosas, etc.), del tipo de superficie en contacto (ejemplo: madera /
metal, plástico / cemento, metal / metal, etc.) y de la fuerza de contacto entre
ellas.
La fuerza de rozamiento es siempre paralela a las superficies en contacto y se
opone siempre al movimiento o deslizamiento. Si un cuerpo intenta deslizarse
sobre una superficie en un determinado sentido, la fuerza de rozamiento buscará impedirlo actuando en
sentido contrario.
¿Cuál es la importancia de esta fuerza? La fuerza de rozamiento tiene beneficios y desventajas. La realidad es
que si esta fuerza no existiera el mundo sería un caos: en un mundo sin fricción, en el transporte los
móviles no podrían frenar, el auto no se detendría y causaría muchos accidentes. Las personas al caminar se
resbalarían porque no existe rozamiento. Por lo tanto, el rozamiento es necesario en la vida del ser humano,
a pesar de que en algunos casos en muy necesario que la fricción exista, en otros no porque produce
cansancio en las personas y desgastamiento en las maquinarias.

Fuerzas elásticas: son las fuerzas que se oponen a la deformación de un resorte, ya sea porque intentamos
comprimirlo o estirarlo, y que luego hace que recupere sus
dimensiones iniciales. Cuando comprimimos un resorte con las
manos, aplicamos una fuerza hacia dentro, mientras que el
resorte hace una fuerza hacia afuera y se opone a la
compresión. En cambio, cuando intentamos estirar un resorte, la
fuerza de nuestras manos aumenta la longitud del resorte
mientras que éste aplica una fuerza hacia adentro, en sentido contrario. La fuerza elástica siempre se va a
oponer a la deformación del cuerpo. De modo semejante al comportamiento del resorte, una banda elástica,
una pelota de fútbol, un globo, una colchoneta, son cuerpos sólidos que se pueden deformar por la acción
de una fuerza exterior, pero apenas termina su acción, recuperan su forma o tamaño original. Por ello se los
llama cuerpos elásticos. Diversos materiales presentan esta propiedad, pero hasta un cierto límite. Cuando
se excede ese límite no recobran el tamaño y la fuerza original, experimentando una deformación
permanente. En algunos casos, la acción de la fuerza externa puede provocar la rotura del material.
b) Las fuerzas a distancia
Estas fuerzas manifiestan su acción sin que sea necesario el contacto directo entre los cuerpos: son ejercidas a cierta
distancia.
¿Qué es lo que permite que un cuerpo actúe sobre otro sin tocarlo? Es posible gracias a la acción de lo que llamamos
“campo de acción de una fuerza”, que es la zona del espacio donde una fuerza ejerce influencia entre dos o más
cuerpos. Existen distintos tipos de campos: el campo gravitatorio, el campo eléctrico o el campo magnético.

Fuerza de gravedad terrestre: esta fuerza es la que explica por qué todos los objetos no quedan suspendidos
en el aire sino que caen hasta llegar al suelo. La caída de los cuerpos nos indica la existencia de una fuerza de
atracción llamada fuerza de gravedad terrestre. El espacio circundante a la Tierra en el que se manifiesta
esta fuerza recibe el nombre de campo gravitatorio.
En realidad, la fuerza de gravedad no es una propiedad exclusiva de la Tierra,
sino que es una característica de la materia. Todo cuerpo material, cualquiera
sea su tamaño, presenta una fuerza de atracción sobre los cuerpos que están en
su proximidad. Esta fuerza de atracción entre los cuerpos fue estudiada por Isaac
Newton (físico inglés, 1642 – 1727), quien formuló la ley de la gravitación
universal:
“Dos cuerpos cualesquiera se atraen con una fuerza que es directamente
proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los
separa.”
De esto se deduce que: la fuerza de atracción entre dos cuerpos es tanto mayor cuanto mayores sean sus
masas y cuanto menor sea la distancia que los separa.
Cuando una piedra cae desde cierta altura es atraída por la masa de la Tierra, por lo tanto desciende. Pero la
Tierra también es atraída por la piedra. El tema es que como la masa de la masa de la piedra es ínfima
respecto de la masa de la Tierra, la atracción de la piedra hacia la Tierra es casi despreciable. Lo cual no
significa que no exista.
¿Cuál es la importancia de esta fuerza? Enorme. Es la responsable del movimiento de las galaxias, del giro de
los planetas alrededor del Sol, de que la luna gire alrededor de la Tierra, de que los cuerpos caigan al suelo,
de los cursos seguidos por el agua y de la trayectoria de los proyectiles, entre otras cosas.

La fuerza eléctrica: es la fuerza con la que se atraen o se repelen dos cuerpos con carga eléctrica. Cuando
dos cuerpos presentan carga eléctrica de igual signo, se repelen. Y
cuando presentan carga eléctrica de diferente signo, se atraen. La fuerza
con la que se atraen o se repelen depende directamente del valor de las
cargas: es decir que cuanto mayores sean las cargas, mayor será la
fuerza con la que se atraen o se repelen. Pero además, la fuerza eléctrica
disminuye a medida que la distancia entre las cargas aumenta. Estas
afirmaciones corresponden a la llamada Ley de Coulomb (físico francés,
1736 – 1806).
El espacio que rodea a las cargas donde se manifiestan acciones de naturaleza eléctrica se llama campo
eléctrico.

La fuerza magnética: es la fuerza de atracción que ejercen los imanes sobre el
hierro, el cobalto, el níquel y sus compuestos. En los imanes, las fuerzas
magnéticas se manifiestan en los extremos denominados polos y están
prácticamente ausentes en la parte media llamada zona neutra. Los polos
pueden ser norte o sur y ocurre que polos de igual nombre se repelen,
mientras que los de distinto nombre se atraen. Alrededor de los imanes existe un espacio donde se
manifiestan las fuerzas magnéticas, llamado campo magnético.
Según el tiempo que dura la aplicación de la fuerza:
a) Fuerzas impulsivas: son, generalmente, de muy corta duración, por ejemplo: un golpe de raqueta.
b) Fuerzas de larga duración: son las que actúan durante un tiempo comparable o mayor que los tiempos
característicos del problema de que se trate. Por ejemplo, el peso de una persona es una fuerza que la Tierra ejerce
siempre sobre la persona. La fuerza que ejerce un cable que sostiene una lámpara, durará todo el tiempo que la
lámpara esté colgando de ese cable. La fuerza que ejerce el cable sobre un teleférico durará mientras ahí esté.