Force: Definición y tipos

¿Qué es la fuerza?

Probablemente hayas oído hablar de ‘La Fuerza’, pero esto no es lo mismo que una fuerza. Una fuerza es empujar o tirar de un objeto. Este empujón o tirón proviene de los objetos que interactúan entre sí y solo de tales interacciones. Una vez que se detiene la interacción, ya no hay fuerza.

Si bien las fuerzas vienen en pares, puede haber incluso más fuerzas en una interacción. Por ejemplo, cuando lanzas una pelota al aire, ¡la pelota experimenta la fuerza de la gravedad, la fricción y la fuerza de empuje de ti al mismo tiempo!

Las fuerzas son importantes porque, como aprendimos en otra lección, son responsables de los cambios en el movimiento. De hecho, Isaac Newton describe esto en su primera ley. Esta ley de inercia establece que un objeto continúa en su estado de reposo o movimiento a menos que actúe una fuerza externa desequilibrada. Por lo tanto, es poco probable que su gato que duerme en el sofá se mueva a menos que usted aplique una fuerza (empujando al gato).

Newton no solo era excelente en las leyes científicas; ¡también obtuvo su propia unidad de medida! La unidad estándar de fuerza es Newton, o N. Entonces, por ejemplo, si algo es 5 N, esto significa una fuerza de 5 Newton.

Pero la fuerza tiene magnitud y dirección, lo que la convierte en una cantidad vectorial . La magnitud de la fuerza es cuánto y la dirección en qué dirección. Entonces, para describir completamente la fuerza, necesitaríamos decir que la fuerza es 5 N y en qué dirección (como hacia abajo o hacia la izquierda). Como con cualquier cantidad vectorial, mostramos las fuerzas con flechas. La longitud de la flecha representa la magnitud, mientras que la dirección de la flecha muestra la dirección de la fuerza.

Podemos clasificar las fuerzas en dos categorías diferentes, contacto y no contacto . Veamos cada uno más de cerca para comprenderlos mejor.

Fuerzas de contacto

Las fuerzas de contacto son exactamente lo que parecen: fuerzas que resultan de la interacción de dos objetos en contacto entre sí. Las fuerzas que pertenecen a esta categoría son la fricción, la resistencia del aire, la fuerza normal, la fuerza aplicada, la fuerza de tensión y la fuerza del resorte.

La fricción es una fuerza con la que ya está bastante familiarizado. Esta fuerza se produce cuando los objetos se frotan entre sí. ¿La quemadura que siente en su piel cuando baja por un tobogán? ¡Fricción! ¿Tus pastillas de freno y rotores paran tu coche? ¡Fricción de nuevo! La fricción actúa en una dirección opuesta al movimiento: cuando tiras de una bolsa por el suelo hacia la derecha, la fuerza de fricción sobre la bolsa está hacia la izquierda.

Incluso los objetos que caen hacia abajo a través del aire experimentan una fricción que actúa hacia arriba, esta vez desde el aire. Este tipo especial de fuerza de fricción se llama resistencia del aire . Es la fricción que actúa sobre un objeto cuando se mueve por el aire. Nuevamente, esta fuerza está en una dirección opuesta a la dirección del movimiento del objeto.

Hay una fuerza realmente importante que evita que caigamos por el suelo llamada fuerza normal . Esta es la fuerza ascendente que equilibra el peso de un objeto (otra fuerza de la que hablaremos más adelante) sobre una superficie. Si el objeto está en reposo sobre una superficie horizontal, la fuerza normal es la misma que el peso del objeto. La gravedad lo empuja hacia abajo, pero la fuerza normal lo empuja hacia arriba desde el piso.

Una fuerza aplicada es una fuerza que otro objeto aplica a un objeto. Si empuja una caja por el suelo, su fuerza al empujar la caja es la fuerza aplicada. ¿Y recuerdas cómo dijimos antes que puedes tener múltiples fuerzas actuando a la vez? Es mejor que crea que además de la fuerza aplicada en la caja, esa caja también experimenta fricción desde el piso, la gravedad la empuja hacia abajo y la fuerza normal la empuja hacia arriba, ¡todo al mismo tiempo!

La fuerza de tensión es la tensión a través de una cuerda u otro objeto completamente estirado. Si atas algo a una cuerda y dejas que cuelgue de tus dedos, la fuerza de tensión es la misma tanto para el objeto al final de la cuerda como para tus dedos que sostienen esa cuerda.

La fuerza del resorte es la fuerza ejercida por un resorte comprimido o estirado. Esta fuerza actúa sobre el objeto que comprime o estira el resorte. Empuje un resorte con las manos y apuesto a que sentirá cómo se ejerce la fuerza del resorte.

Fuerzas sin contacto

Si las fuerzas de contacto son fuerzas de objetos en contacto entre sí, tiene sentido que las fuerzas sin contacto sean fuerzas que resultan cuando los dos objetos que interactúan no están en contacto entre sí. Las fuerzas en esta categoría incluyen fuerzas gravitacionales, magnéticas y eléctricas.

¿Recuerdas el peso de antes? En pocas palabras, esta es la fuerza debida a la gravedad. La gravedad es la fuerza de dos partículas que se acercan entre sí, lo que significa que no necesitan estar en contacto entre sí para sentir el efecto. La gravedad es lo que te lleva de regreso a la Tierra si estás en el aire; ¡ciertamente no estás en contacto con el suelo mientras corres hacia él! También es lo que mantiene a los planetas, lunas y satélites en trayectorias orbitales.

La fuerza eléctrica es la atracción o repulsión entre dos objetos cargados. Por ejemplo, existe una fuerza eléctrica entre los protones positivos en el núcleo de un átomo y los electrones que orbitan a su alrededor. Aunque los protones y los electrones no están en contacto físico, existe una fuerza sin contacto que los atrae entre sí.

Puede ver fácilmente la fuerza magnética cuando junta los extremos de dos imanes. Esta es la fuerza ejercida entre dos polos magnéticos y puede ser un empujón o un tirón. Coloque el extremo norte de un imán en el extremo sur del otro y se unirán. ¡Pero junte ambos extremos norte, y sentirá que se repelen entre sí con mucha fuerza!

Resumen de la lección

Una fuerza , que es un empujón o un tirón, puede tener diferentes tamaños, direcciones y tipos. Son el resultado de interacciones entre dos objetos. Y aunque cada objeto ejerce una fuerza sobre el otro, también puede haber otras fuerzas involucradas en la interacción.

La fuerza es una cantidad vectorial porque tiene magnitud y dirección. Cuando describimos una fuerza, usamos la unidad de medida estándar, el Newton, y también indicamos en qué dirección actúa la fuerza.

Las fuerzas pueden ser de contacto o sin contacto. Las fuerzas de contacto son aquellas que resultan de la interacción de objetos en contacto entre sí. Estos incluyen cosas como fricción, resistencia del aire, fuerza aplicada, fuerza de tensión y fuerza de resorte.

Las fuerzas sin contacto son aquellas que resultan de la interacción de objetos que no están en contacto entre sí. La gravedad (o el peso), la fuerza eléctrica y la fuerza magnética son todas fuerzas que los objetos pueden experimentar durante una interacción en la que no se tocan físicamente.

Los resultados del aprendizaje

Trabaje con esta lección para:

• Indicar y describir la primera ley de Newton.
• Determinar por qué la fuerza es una cantidad vectorial
• Diferenciar entre fuerzas de contacto y sin contacto y proporcionar ejemplos de cada