Empujas una puerta, estiras una goma, frenas la bici: en todos los casos actúa una fuerza. Las fuerzas aparecen siempre que dos cuerpos interaccionan, y pueden cambiar su movimiento o su forma. Aprenderás a medirlas, a sumarlas y a distinguir dos magnitudes que solemos confundir: la masa y el peso.
Objetivos
- Definir fuerza y describir sus efectos
- Medir fuerzas con un dinamómetro y aplicar la ley de Hooke
- Calcular la fuerza resultante de fuerzas en la misma dirección
- Distinguir masa y peso y calcular el peso
- Explicar el papel del rozamiento y de la fuerza gravitatoria
1. Qué es una fuerza
Fuerza: Toda causa capaz de cambiar el estado de movimiento de un cuerpo (ponerlo en marcha, frenarlo, cambiar su dirección) o de deformarlo. Su unidad en el SI es el newton (N).
- Fuerzas por contacto: empujar, tirar de una cuerda, el rozamiento.
- Fuerzas a distancia: la gravitatoria, la magnética, la eléctrica.
Una fuerza es una magnitud vectorial: no basta con su valor (módulo), también importan su dirección, su sentido y su punto de aplicación. Se representa con una flecha.
Según su respuesta a las fuerzas, los cuerpos pueden ser rígidos (casi no se deforman), elásticos (recuperan su forma, como un muelle) o plásticos (quedan deformados, como la plastilina).
2. El dinamómetro y la ley de Hooke
El dinamómetro mide fuerzas gracias a un muelle: cuanto mayor es la fuerza, más se estira.
F = k × Δl
Aplicar la ley de Hooke
Un muelle de constante k = 200 N/m se estira 0,05 m. ¿Qué fuerza actúa?
- F = 200 × 0,05
- F = 10 N
3. Suma de fuerzas
- Misma dirección y mismo sentido: se suman. 30 N + 20 N = 50 N.
- Misma dirección y sentidos opuestos: se restan, y la resultante va en el sentido de la mayor. 30 N − 20 N = 10 N.
- Si la resultante es cero, las fuerzas están equilibradas: el cuerpo sigue en reposo o con MRU.
Juego de la cuerda
Un equipo tira con 500 N hacia la izquierda y el otro con 450 N hacia la derecha.
- R = 500 − 450 = 50 N
- Sentido: hacia la izquierda
4. Masa, peso y fuerza gravitatoria
| Masa | Peso | |
|---|---|---|
| Qué es | Cantidad de materia | Fuerza con que un planeta atrae al cuerpo |
| Unidad | kg | N |
| Instrumento | Balanza | Dinamómetro |
| ¿Cambia de un planeta a otro? | No | Sí |
P = m × g
Peso en la Tierra y en la Luna
Un astronauta de 70 kg.
- En la Tierra: P = 70 × 9,8 = 686 N
- En la Luna: P = 70 × 1,6 = 112 N
- Su masa sigue siendo 70 kg en los dos sitios.
La fuerza gravitatoria atrae a todos los cuerpos con masa. Es la que nos mantiene sobre la Tierra, la que hace caer los objetos y la que mantiene a la Luna girando alrededor de la Tierra y a los planetas alrededor del Sol.
5. El rozamiento
La fuerza de rozamiento aparece cuando un cuerpo se desliza (o intenta deslizarse) sobre otro y se opone al movimiento. Por eso una pelota que rueda acaba parándose.
Recuerda
- Una fuerza cambia el movimiento o deforma un cuerpo; se mide en newtons (N) con el dinamómetro.
- Ley de Hooke: F = k × Δl.
- Fuerzas en el mismo sentido se suman; en sentidos opuestos se restan.
- Peso: P = m × g (g ≈ 9,8 N/kg en la Tierra). La masa no cambia; el peso sí.
- El rozamiento se opone al deslizamiento.
¡Ahora te toca a ti!
Comprueba que lo has entendido con los ejercicios y repasa con el resumen.