Fuerzas por contacto y a distancia
Un ciclista recorre la Costa Verde, deja de pedalear y la bicicleta sigue avanzando un buen rato, pero poco a poco se detiene. Nadie la frenó con la mano. ¿Qué la detuvo? ¿Y por qué no se detiene de golpe? Al final de esta página lo sabrás explicar.
Qué es una fuerza y qué efectos produce
Una fuerza es una interacción entre dos cuerpos: un empuje o un jalón. Se mide en newton (N). Una manzana mediana pesa más o menos 1 N.
Una fuerza no se ve, pero sí se ven sus efectos. Puede:
-
Poner en movimiento un cuerpo que estaba quieto (patear un balón detenido).
-
Cambiar su rapidez o detenerlo (frenar una bicicleta).
-
Cambiar la dirección del movimiento (el golpe de un jugador de vóley al balón).
-
Deformar el cuerpo (apretar una esponja o estirar un resorte).
Una fuerza se dibuja como una flecha: el largo indica cuán grande es (su valor), la orientación indica la dirección y el sentido, y el origen está donde se aplica.
Valentina empuja una caja y esta empieza a moverse. Escribe con tus palabras qué efecto produjo la fuerza sobre la caja y menciona otros dos efectos que una fuerza puede…
Valentina empuja una caja y esta empieza a moverse. Escribe con tus palabras qué efecto produjo la fuerza sobre la caja y menciona otros dos efectos que una fuerza puede producir sobre un cuerpo.
Fuerzas por contacto y a distancia
Según cómo interactúan los cuerpos, las fuerzas se clasifican en dos grupos.
| Situación | Tipo |
|---|---|
| La patada al balón | contacto |
| El peso de una mochila | a distancia |
| Un imán atrae un clavo sin tocarlo | a distancia |
| Las llantas rozan el asfalto | contacto (fricción) |
Clasifica cada una de las siguientes fuerzas como fuerza por contacto o fuerza a distancia: (a) la patada de un jugador al balón, (b) el peso de una mochila, (c) la…
Clasifica cada una de las siguientes fuerzas como fuerza por contacto o fuerza a distancia: (a) la patada de un jugador al balón, (b) el peso de una mochila, (c) la atracción de un imán sobre un clavo sin tocarlo, (d) la fricción de las llantas de una bicicleta con el asfalto.
Un ciclista de la Costa Verde, en Lima, deja de pedalear y su bicicleta se va deteniendo poco a poco en una pista horizontal. Indica qué fuerza de contacto es la…
Un ciclista de la Costa Verde, en Lima, deja de pedalear y su bicicleta se va deteniendo poco a poco en una pista horizontal. Indica qué fuerza de contacto es la principal responsable de que se detenga y en qué sentido actúa respecto del movimiento.
La fricción: la fuerza que frena
Cuando dos superficies se rozan aparece una fuerza de contacto que se opone al movimiento: la fricción. Siempre actúa en sentido contrario al movimiento (o al intento de movimiento).
Gracias a la fricción puedes caminar, frenar una combi y agarrar un vaso. Sin ella, tus zapatillas patinarían como sobre hielo.
La fricción depende de qué superficies se rozan: es grande en el cemento áspero y pequeña en el hielo. También el aire ejerce fricción sobre los cuerpos que se mueven rápido (por eso un ciclista se agacha).
Fuerza neta y movimiento
Sobre un cuerpo suelen actuar varias fuerzas a la vez. La fuerza neta (o fuerza resultante) es la suma de todas, considerando el sentido.
Para fuerzas en una misma línea: si van en el mismo sentido se suman; si van en sentidos contrarios se restan, y la neta apunta hacia la mayor.
Lo que importa para el movimiento es la fuerza neta:
¿Por qué? Los cuerpos tienden a conservar su movimiento (inercia). Solo una fuerza neta puede cambiarlo. Por eso, para seguir moviéndose a rapidez constante no hace falta fuerza neta.
Sobre una carretilla actúan dos fuerzas horizontales: Mateo la empuja hacia adelante con $60\ \text{N}$ y la fricción con el suelo la frena con $20\ \text{N}$. Calcula…
Sobre una carretilla actúan dos fuerzas horizontales: Mateo la empuja hacia adelante con $60\ \text{N}$ y la fricción con el suelo la frena con $20\ \text{N}$. Calcula la fuerza neta sobre la carretilla, indica hacia dónde se mueve y di si su rapidez aumenta, disminuye o se mantiene, justificando tu respuesta.
Una combi se mueve en una avenida recta de Arequipa con rapidez constante de $54\ \text{km/h}$. Sabiendo que el motor empuja hacia adelante con una fuerza de…
Una combi se mueve en una avenida recta de Arequipa con rapidez constante de $54\ \text{km/h}$. Sabiendo que el motor empuja hacia adelante con una fuerza de $1{,}500\ \text{N}$, indica cuánto vale la fuerza de fricción y resistencia del aire total que actúa sobre la combi. Explica qué principio usaste.
Analizando situaciones completas
Para analizar cualquier movimiento, sigue estos pasos:
-
Haz una lista de las fuerzas que actúan y di si son de contacto o a distancia.
-
Dibuja las flechas horizontales, con sentido.
-
Calcula la fuerza neta (suma con signos).
-
Concluye: ¿acelera, frena o mantiene su rapidez?
Vuelve al principio: el ciclista no se detuvo de golpe porque la fricción es pequeña y su inercia lo mantiene en movimiento; se detuvo porque la fricción con el asfalto y el aire, fuerzas de contacto hacia atrás, le dieron una fuerza neta contraria al movimiento.
Santiago patea un balón de fútbol de $0.4\ \text{kg}$ y este sale rodando por el patio del colegio. Después de unos metros el balón se detiene. Explica, usando los…
Santiago patea un balón de fútbol de $0.4\ \text{kg}$ y este sale rodando por el patio del colegio. Después de unos metros el balón se detiene. Explica, usando los conceptos de fuerza de contacto y fuerza a distancia, qué fuerzas actúan sobre el balón mientras rueda y por qué finalmente se detiene.
Camila monta su bicicleta en una pista horizontal. Primero pedalea y acelera; luego mantiene una rapidez constante; por último deja de pedalear y frena suavemente con…
Camila monta su bicicleta en una pista horizontal. Primero pedalea y acelera; luego mantiene una rapidez constante; por último deja de pedalear y frena suavemente con los pies sobre el suelo. Describe, para cada etapa, qué fuerzas horizontales actúan, cuál es la fuerza neta (nula, hacia adelante o hacia atrás) y cómo cambia el movimiento. Termina explicando por qué "mantener la rapidez constante" no significa que no haya fuerzas actuando.
Dos estudiantes, Diego y Ximena, discuten. Diego dice: "Si un cuerpo se mueve, siempre hay una fuerza neta que lo empuja en el sentido del movimiento". Ximena dice: "Un…
Dos estudiantes, Diego y Ximena, discuten. Diego dice: "Si un cuerpo se mueve, siempre hay una fuerza neta que lo empuja en el sentido del movimiento". Ximena dice: "Un cuerpo puede moverse sin fuerza neta". Analiza ambas afirmaciones con ejemplos concretos (por ejemplo, un carro que viaja de Lima a Ica por la Panamericana Sur y un balón lanzado hacia arriba), decide quién tiene razón y explica por qué.