Qué es la fuerza en física y cuáles son sus tipos

Exploremos lo qué es la fuerza en física y qué tipos hay, cuáles son las unidades en las que se miden, cómo se expresa la fuerza en física y más; es bastante común utilizar este término pero solemos caer en la típica de no saberlo definir adecuadamente a pesar de que todos tenemos una idea de lo que es la fuerza.

fuerzas en física y tipos
Fuerzas físicas y tipos.

Qué es la fuerza

La fuerza en física se define como una magnitud de tipo vectorial que es la encarga de cambiar el estado de reposo o movimiento en la que se encuentra un cuerpo; en física también se puede definir como la magnitud capaz de producir deformación en los cuerpos, como toda magnitud vectorial la fuerza puede ser expresada y representada por vectores en la física, para facilitar su tratamiento.

Otra definición de fuerza seria la capacidad de realizar trabajo que posee cualquier agente, esto implica empleo de energía para  el cambio de estado de un cuerpo por la fuerza, volviendo de esa manera  a la misma definición que ya mencionamos.

Ahora que vimos que es un fuerza, veamos los tipos de fuerza en física que existen a continuación.

Tipos de fuerza en física

En general, en física  pueden existir dos tipos de fuerza: las fuerzas a distancia que hacen referencia a fuerzas que actúan sobre un cuerpo sin la necesidad de que haya contacto físico, como es el caso de fuerza de gravedad y por otro lado las fuerzas de contacto, que necesariamente necesitan un contacto físico para cambiar el estado de un cuerpo, un ejemplo de este caso es la fuerza normal. A continuación veamos más tipos de fuerza en física.

Fuerza gravitacional

Veamos ¿Qué es la fuerza gravitacional?,  en física, se denomina así, a la fuerza de atracción que experimentan dos cuerpos debido a la masa que poseen. Así es, los dos cuerpos se atraen mutuamente gracias a la cantidad de masa que tiene cada uno.

Según la ley de gravitación universal formulada por Newton, la fuerza de atracción entre dos cuerpos, es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa; esto en palabras sencillas significa que cuanto mayor sea la masa de los cuerpos, mayor será la fuerza de atracción; sin embargo cuanto mayor sea la distancia de separación la fuerza de atracción disminuye.

Te recomendamos leer:  El mejor formulario de física 1
Fuerzas de gravitación en física

La dirección de las fuerzas gravitacionales será opuesta y dirigen hacia el centro de gravedad de cada cuerpo. Ejemplos de ello están los planetas, las estrellas, cuerpos celestes, entre otros que poseen grandes cantidades de masa.

Fuerza de gravedad

La fuerza de gravedad es objeto de estudio de la física, se trata de la fuerza de atracción que ejerce un cuerpo con masa sobre otros cuerpos, un caso que todos conocemos es la fuerza de gravedad de la tierra, la encargada de mantenernos pegados hacia ella.

El valor de la aceleración de la gravedad en el sistema internacional (SI) es aproximadamente de g=9.8m/s2 en términos entendible para todos, esto significa que un cuerpo es atraído hacia el centro de gravedad de la tierra a una aceleración de 9.8m por cada segundo que pasa.

Es por ello que cuando se deja caer un objeto desde una altura determinada esta llega al suelo con velocidad mucho mayor a la que fue inicialmente lanzada.

Fuerza elástica

La fuerza elástica es la fuerza que se presenta en los materiales cuando estos sufren una deformación producida por una fuerza externa, la fuerza elástica tienen mayor notoriedad en los cuerpos elásticos. Un ejemplo muy típico de este tipo de fuerza es la fuerza que experimenta un resorte cuando es deformado.

Cuando se aplica una fuerza sobre el estado natural de un resorte, esta tiende a recuperar su forma y estado original, un resorte puede ser sometido a una fuerza de estiramiento o de compresión, la fuerza que tratará de oponerse a su deformación es denominada como fuerza elástica. La fuerza elástica se produce gracias a la propiedad de elasticidad que posee un cuerpo.

Ley de Hook para fuerzas elásticas

Para calcular la fuerza de elasticidad de un resorte o material elástico se utiliza la ecuación de Hook; esta ecuación establece que la fuerza es directamente proporcional a la deformación que sufre dicho cuerpo elástico debido a la fuerza deformadora (esto significa que cuanto mayor sea la deformación, mayor será la fuerza elástica).

fuerza física elástica

La fuerza elástica se presenta hasta un punto o hasta que se alcance el límite elástico de un material, cuando se supera dicho límite, el cuerpo elástico experimenta una deformación permanente y la fuerza que trata de recuperar su forma original desaparece. Si la fuerza sigue actuando sobre el cuerpo elástico luego de que haya alcanzado su límite de elasticidad, llegará al punto de ruptura en el que el cuerpo se rompe.

Fuerza normal en física

 Veamos ¿Qué es la fuerza normal en física?, la fuerza normal es aquella que se presenta cuando dos superficies entran en contacto directo, ejerciendo un grado de presión uno sobre el otro; la fuerza normal en física es la encargada de mantener dos cuerpos en contacto sin que uno sea traspasado por el otro cuerpo.

Tipo de fuerza normal en física

Por ejemplo, todos los días desde que nos levantamos hasta que nos vamos a dormir actúa sobre nosotros una fuerza normal ejercida por la superficie, ya sea el suelo, la vereda en las calles, el piso donde estamos o el mueble en el que nos sostenemos, cualquiera que sea, ejerce una fuerza normal, esto evita que nos hundamos en el suelo, permite que estemos siempre en la superficie de algo.

Te recomendamos leer:  Qué estudia la física y su clasificación

La fuerza normal se presenta en dirección perpendicular a la superficie en la que se sostiene un cuerpo.

Fuerza de rozamiento o de fricción en física

La fuerza de rozamiento en física se considera a aquella que se presenta entre dos superficies en contacto, cuando uno o ambas tratan de moverse en una dirección determinada y a distintas velocidades.

La fuerza de rozamiento es la encargada de oponerse al movimiento de un cuerpo, por ejemplo, cuando tratamos de arrastrar una caja de frutas sobre una superficie de madera, necesitamos vencer la fuerza de rozamiento entre el bloque y la madera para conseguir mover nuestra caja.

Por otro lado, en ciertas ocasiones,  la fuerza de rozamiento es favorable para realizar alguna actividad que requiera fuerza física de rozamiento. Por ejemplo, gracias a la fuerza de rozamiento que existe entre las ruedas de un coche y la pista, el coche puede trasladarse mediante la superficie de dicha pista.

Así es como la fuerza de rozamiento o fricción se puede presentar de una manera u otra, lo importante es aprovecharlo cuando puede servirnos.

A grandes rasgos existen dos tipos de fuerza de fricción, la fuerza de fricción estática y la fuerza de fricción cinética, a continuación descubramos en que consiste:

Tipos de fuerza de fricción

Fuerza de fricción estática.- este tipo de fuerza se presenta cuando no existe movimiento o desplazamiento de un cuerpo sobre otro, es decir la fuerza de fricción estática se presenta justo hasta antes de que un cuerpo empiece a desliar sobre otro.

Fuerza de fricción cinética.- este tipo de fuerza se presenta cuando un cuerpo se desliza sobre otro, en este caso la fuerza de fricción estática es vencida pero no desaparece, se transforma en fuerza de fricción cinética ya que sigue oponiéndose al movimiento pero en este caso si se mueve.

Fuerza de rozamiento en física

La magnitud de la fuerza de fricción es directamente proporcional a la fuerza normal que ejerce la superficie sobre el cuerpo que se desliza sobre ella.

Dentro del estudio de fuerzas de fricción en física se emplea bastante los valores de coeficientes de fricción estática y cinética (Us y Uc) de materiales, los cuales son datos o números ya establecidos y prácticamente definen la rugosidad de un material en una determinada condición, por dicha razón estos valores son contantes.

Te recomendamos leer:  Magnitudes fundamentales del sistema internacional

Fuerza de tensión

La fuerza de tensión en física es aquella que trata de estirar a un cuerpo, un claro ejemplo de este tipo de fuerza se puede observar en un cable; los cables son elementos diseñados para soportar especialmente fuerzas de tensión, ya que es la única fuerza que actúa significativamente sobre ellos.

Fuerza de compresión en física

La fuerza de compresión es aquella que actúa sobre un cuerpo tratando de comprimirlo, un ejemplo de fuerza de compresión es un martillo que golpea sobre un cubo de metal, esta fuerza hace que el cubo experimente una fuerza que trata de reducir su volumen.

Unidades de medida de fuerza en física

En el sistema internacional la unidad en la que se mide la fuerza es el newton (N), en el sistema CGS es la dina (dyn). A continuación veamos en que consiste cada uno.

  • Newton.- en palabras sencillas, un Newton es la fuerza necesaria para acelerar un metro por cada segundo que pasa a un cuerpo cuya masa sea de un kilógramo.
  • Dina.- en el sistema CGS(centímetro, gramo y segundo) una Dina es considerada como la fuerza necesaria para producir una aceleración de un centímetro por cada segundo que pasa sobre una masa de un gramo.

A continuación veamos una lista de unidades empleadas para medir la fuerza con su respectivo símbolo y equivalencia en Newtons.

  • Kilogramo fuerza (kgf) = 9,806 65 N
  • Tonelada fuerza (tf) = 9 506,65 N
  • Dina (dyn) = 1.10-5 N
  • Sthene (sn) = 1000N

Fórmula de fuerza en física

Dependiendo del contexto en la que se presenten los problemas se puede utilizar varias fórmulas, por ejemplo en estática simplemente se emplea la ley de equilibrio en un cuerpo, las fuerzas que actúan sobre un cuerpo tienen que sumar igual a cero.

Por otro lado hemos visto que para calcular la fuerza de rozamiento se utiliza otra fórmula que implica el empleo de los coeficientes de fricción.

Sin embargo en dinámica existe una formula muy conocida que relaciona la masa de un cuerpo, su aceleración y la fuerza que lo produce, esta fórmula se expresa de la siguiente manera:

F=m.a

Una formula muy sencilla, que nos dice que la aceleración producida en un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza que se aplique sobre ella (es decir a mayor fuerza, mayor aceleración del cuerpo se produce)

Formula de fuerza en física
Fórmula de la fuerza en física

¡Excelente! Si llegaste hasta aquí, entonces ya sabes que es una fuerza en física y cuáles son sus tipos, a lo largo de este artículo hemos explicado en palabras sencillas de que se trata cada tipo de fuerza ¡Ahora estás listo para adentrarte en temas más avanzados de física!

1 comentario en “Qué es la fuerza en física y cuáles son sus tipos”

  1. Permitame poner un caso para analizar: Se ponen 3 ladrillos, uno sobre otro, del mismo material y peso, viene un practicante de Kung Fu y aplica un golpe al ladrillo que esta encima de los otros dos, y logra romper solo el tercero (que esta bajo los otros dos). Que clase de fuerza se aplico alli? Hay “transmision” de fuerza como en el caso de las bolitas colgadas y juntas que se pone como ejemplo para el movimiento perfectamente elastico?

    Responder

Deja un comentario