Más sobre las fuerzas

Fuerza es una palabra que usamos en nuestro lenguaje cotidiano. Ahí significa aproximadamente lo mismo que energía, esfuerzo o potencia. Pero en física, el término fuerza tiene un significado muy específico, diferente de palabras como energía y potencia. En física, la fuerza es algo que empuja o tira. No puedes ver una fuerza, pero a veces puedes sentirla.

Es algo que sucede entre las cosas, la interacción entre objetos. Las fuerzas tienden a cambiar el movimiento o la forma de las cosas. Eso no significa que siempre lo logren. Pero tienen una tendencia, una intención, una dirección para cambiar el movimiento o la forma de los objetos. Una fuerza, es lo que empuja o tira.

Aquí hay una caja, parada en el suelo. La gravedad tira de la caja hacia abajo con una fuerza de 500 Newtons. La flecha de la fuerza hacia abajo ilustra la fuerza de la gravedad, pero si hay una fuerza hacia abajo ¿por qué la caja no baja a través del piso? Bueno, el piso empuja la caja de vuelta. Si levantas un poco la caja y pones tu mano entre la caja y el piso, sentirás la fuerza.

La caja empuja tu mano desde arriba, pero el piso empuja tu mano otro tanto desde abajo. Esa es la fuerza normal que sientes desde el piso. Normal, en este caso significa que es perpendicular al piso. La fuerza normal es la que evita que la caja traspase el piso. Mientras la caja esté sobre el piso, la fuerza gravitacional y la fuerza normal se anulan entre sí.

Pero si vas a levantar la caja, ya no tendrás ayuda de la fuerza normal. Entonces tendrás que usar tu fuerza y tirar con una fuerza de más de 500 Newtons hacia arriba. Esta flecha de fuerza hacia arriba te muestra cómo tirar de la caja. Pero tu fuerza ascendente es muy débil entonces nada sucede. Un amigo viene a ayudarte y ahora hay dos fuerzas ascendentes.

Dos flechas de fuerza apuntando en la misma dirección pueden sumar. La fuerza ascendente combinada ahora es mayor que la fuerza hacia abajo de la gravedad. Toma la longitud de la flecha hacia arriba y resta la longitud de la flecha de la gravedad y obtendrás el valor de la fuerza combinada, la fuerza neta que afecta la caja en este momento. La fuerza ascendente es mayor que la fuerza gravitacional, entonces la fuerza neta se dirige hacia arriba. Estás levantando la caja.

Si las flechas de fuerza están apuntando en la misma dirección, puedes sumarlas. La fuerza neta es una flecha más larga con la misma dirección. Si las flechas de fuerza apuntan en direcciones opuestas, la fuerza neta es la diferencia de sus largos apuntando en la dirección de la fuerza más intensa. ¿Pero qué pasa con las flechas de fuerza que apuntan en direcciones diferentes? Aquí hay un gran barco siendo acarreado por dos remolcadores. Los Remolcadores tiran con la misma fuerza pero en direcciones diferentes.

Sus fuerzas pueden ser representadas con flechas como éstas. ¿Entonces cuál es la fuerza neta de estos dos remolcadores? Bueno se ve así. Puedes sumar flechas de fuerza poniéndolas una después de la otra de esta manera. No importa en qué orden las pongas, el resultado es el mismo. El gran barco es tirado con una fuerza dirigida hacia adelante aunque ninguno de los remolcadores esté tirando en esa dirección.

Cuando levantamos una caja, remolcamos un barco o empujamos un vaso a través de la superficie de una mesa, tenemos contacto con el objeto que exponemos a la fuerza. Las fuerzas de contacto son fáciles de pensar, ya que las usamos todo el tiempo cuando movemos cosas o a nosotros mismos. Pero también hay fuerzas que actúan entre objetos que no están en contacto entre sí. La gravedad es una fuerza que atrae todo lo que está cerca sin necesidad de tocarlo. Los imanes y las cargas eléctricas también dan lugar a fuerzas que influyen en los objetos sin tocarlos.

Fuerzas sin contacto.