Empujar una puerta, chutar un balón o levantar una mochila: en todos los casos aplicas una fuerza. Para hacer esfuerzos con menos trabajo, el ser humano inventó las máquinas.
Objetivos
- Definir fuerza e identificar sus efectos
- Conocer la unidad de fuerza y cómo se mide
- Distinguir fuerzas de contacto y a distancia
- Reconocer las máquinas simples y los tres tipos de palanca
- Diferenciar máquinas simples y compuestas
1. Las fuerzas y sus efectos
Fuerza: Es toda acción capaz de cambiar el movimiento de un cuerpo o de deformarlo.
- Poner en movimiento un objeto parado (empujar un carrito).
- Detener un objeto (parar un balón).
- Cambiar la dirección o la velocidad (golpear una pelota de tenis).
- Deformar un objeto: puede recuperar su forma (elástico, como un muelle), quedarse deformado (plástico, como la plastilina) o romperse (frágil, como el cristal).
La fuerza se mide en newtons (N) con un aparato llamado dinamómetro, que tiene un muelle que se estira más cuanto mayor es la fuerza.
2. Tipos de fuerzas
| Tipo | Cómo actúa | Ejemplos |
|---|---|---|
| De contacto | Los cuerpos se tocan. | empujar, tirar, chutar, el rozamiento |
| A distancia | Actúa sin tocar. | la gravedad, la fuerza de un imán |
Gravedad: Fuerza con la que la Tierra atrae a todos los cuerpos hacia su centro. Por eso los objetos caen. El peso es la fuerza con que la Tierra atrae un cuerpo.
Rozamiento: Fuerza que aparece al deslizar un cuerpo sobre otro y que se opone al movimiento. Es mayor en superficies rugosas. Sin rozamiento no podríamos caminar ni frenar.
3. Las máquinas simples
Una máquina es un aparato que facilita un trabajo. Las máquinas simples tienen muy pocas piezas.
| Máquina simple | Qué facilita | Ejemplos |
|---|---|---|
| Palanca | Levantar o mover pesos con menos esfuerzo. | balancín, carretilla, pinzas |
| Polea | Subir pesos cambiando la dirección de la fuerza: tiras hacia abajo para subir. | pozo, grúa, persiana |
| Plano inclinado | Subir objetos con menos esfuerzo, recorriendo más distancia. | rampa |
| Rueda | Desplazar objetos reduciendo el rozamiento. | carro, patinete |
| Cuña | Cortar o separar. | hacha, cuchillo |
| Tipo de palanca | Qué está en el centro | Ejemplos |
|---|---|---|
| Primer género | El punto de apoyo | balancín, tijeras, alicates |
| Segundo género | La resistencia | carretilla, cascanueces, abridor de botellas |
| Tercer género | La potencia | pinzas de depilar, caña de pescar, escoba |
Ley de la palanca
Potencia × brazo de potencia = Resistencia × brazo de resistencia.
- En un balancín, un niño de 300 N se sienta a 1 m del apoyo.
- ¿A qué distancia debe sentarse una niña de 200 N para equilibrarlo?
- 300 × 1 = 200 × d ⟹ d = 300 ÷ 200 = 1,5 m.
Cuanto más lejos del punto de apoyo se aplica la fuerza, menos esfuerzo hace falta.
4. Las máquinas compuestas
Las máquinas compuestas combinan varias máquinas simples y otros mecanismos. Muchas usan un motor que transforma una energía (eléctrica, del combustible) en movimiento.
La bicicleta
- Los pedales y el manillar funcionan como palancas.
- Las ruedas reducen el rozamiento.
- La cadena y los engranajes (ruedas dentadas) transmiten el movimiento a la rueda trasera.
Recuerda
- Una fuerza cambia el movimiento de un cuerpo o lo deforma. Se mide en newtons con el dinamómetro.
- Fuerzas de contacto (empujar, rozamiento) y a distancia (gravedad, magnetismo).
- Máquinas simples: palanca, polea, plano inclinado, rueda y cuña.
- Palancas de 1.er género (apoyo en el centro), 2.º (resistencia en el centro) y 3.er género (potencia en el centro).
¡Ahora te toca a ti!
Comprueba que lo has entendido con los ejercicios y repasa con el resumen.