La fuerza. Tipos de fuerzas. Estructuras y máquinas. Tipos de máquinas.

Entrada recomendada para 5º-6º de primaria.

QUÉ ES LA FUERZA.

Fuerza es todo aquello que produce un cambio de movimiento o forma de la materia.

Cuando aplicamos una fuerza sobre un objeto, podemos CAMBIAR EL MOVIMIENTO.
- un objeto en reposo, ponerlo en movimiento. Por ejemplo cuando chutamos un balón.
- un objeto en movimiento, ponerlo en reposo. Por ejemplo cuando cogemos algo que se cae al suelo.
- cambiar la velocidad de un objeto en movimiento (frenar o acelerar). Por ejemplo cuando hacemos girar una ruleta.
- cambiar la dirección o trayectoria de un objeto en movimiento. Por ejemplo cuando golpeamos con una raqueta a una pelota de tenis.

Cuando aplicamos una fuerza sobre un objeto, podemos CAMBIAR LA FORMA.
- comprimir un cuerpo. Por ejemplo cuando apretamos una bola de plastilina.
- estirar un cuerpo. Por ejemplo cuando estiramos una goma del pelo.
- arrugar un cuerpo. Por ejemplo cuando hacemos una bola de papel.
- romper un cuerpo. Por ejemplo cuando damos un golpe a un objeto de cristal y se rompe.

Cuando se ejerce una fuerza debe haber almenos dos cuerpos: uno que REALIZA la fuerza y otro que la RECIBE. Esto se denomina INTERACCIÓN entre dos cuerpos.

Aquí vemos como:
- en el dibujo 1 la chica ejerce una fuerza sobre la cama elástica y luego la cama elástica se la devuelve haciendo que rebote. Vemos un cambio de dirección del movimiento y cambio de forma en la cama.
- en el dibujo 2 la chica ejerce una fuerza sobre la caja para arrastrala. Vemos un cambio de movimiento: de reposo a movimiento e incluso aceleración. El suelo también ejerce fuerza sobre la caja, frenándola.
- en el dibujo 3 el niño ejerce una fuerza sobre el balón para chutar. Vemos cambio de movimiento y trayectoria del balón. También vemos que la gravedad actúa sobre el balón haciendo que se caiga al suelo.
- en el dibujo 4 el viento ejerce una fuerza sobre las velas del barco arrastrándolo sobre el mar. Vemos un cambio de movimiento del barco y deformación de las velas. También el agua ejerce una fuerza de empuje sobre el barco para que no se hunda.

Como ves, hay muchos tipos de fuerzas y a veces puede ser que sobre un objeto actúen más de una fuerza. El resultado final de la acción de todas las fuerzas sobre un objeto se llama FUERZA RESULTANTE o TOTAL.

TIPOS DE FUERZAS.

Según el tipo de fuerza, podemos hacer una gran clasificación: fuerzas de contacto y fuerzas a distancia.

Las fuerzas de CONTACTO son aquellas donde los cuerpos necesitan interaccionar tocándose entre sí, como por ejemplo empujar una caja. En cambio, las fuerzas a DISTANCIA son aquellas que no es necesario que se toquen para que los cuerpos interaccionen, como por ejemplo la atracción de un clavo y un imán.

LAS FUERZAS DE CONTACTO

Cuando queremos abrir el tapón de una botella o modelar la plastilina, cuando queremos empujar un objeto o pulsar un botón... es necesario tocar el objeto, por lo que estamos realizando fuerzas de contacto.

¿Te has parado a pensar por qué un coche se frena? ¿Por qué me cuesta más caminar por la arena que por una carretera? ¿Por qué un avión se para antes con un paracaídas? Pues todo esto tiene que ver con la RUGOSIDAD y SUPERFICIE DE CONTACTO de los objetos. Cuanto más rugoso, más fuerza o más superficie de contacto haya entre dos cuerpos, mayor fuerza de interacción. Esta fuerza se llama fricción o  ROZAMIENTO y esta fuerza siempre es contraria a la dirección del movimiento. Es la causante de que un objeto se frene o cueste moverlo.

 Explica qué pasa si:
- deslizo un lápiz por un plano inclinado de madera, de cartón y de lija.
- froto con poca fuerza dos papeles o dos lijas

¿Te has dado cuenta que a veces cuando quieres sumergir una pelota en la piscina, te cuesta trabajo? Además, cuando dejamos de sumergirla, rápidamente vuelve a flote. Esto es porque el agua también ejerce una fuerza de contacto hacia arriba llamada EMPUJE. ¿Y quién descubrió esto? Arquímedes.

¿ Pero entonces, por qué unos objetos flotan y otros no? Pues porque esta propiedad depende de su peso, de la densidad, de la porosidad y de la cantidad de superficie que haya en contacto. Si un objeto pesa mucho y tiene poca superfice de contacto, se hundirá rápidamente, como un clavo. En cambio, si pesa poco y tiene mucha superficie de contacto, será más difícil que se hunda, como una placa de madera. Si es impermeable es más fácil que se hunda y si su densidad es mayor que la del agua, también.

LAS FUERZAS A DISTANCIA

¿Por qué las cosas se caen al suelo? ¿Por qué un imán se atrae a la nevera? ¿Por qué noto más pesado un objeto si lo alzo sobre la cabeza o bajo mi cintura? Todo esto tiene que ver con las FUERZAS MAGNÉTICAS.

Los IMANES son capaces de atraer unos objetos, como los metales, y repeler otros imanes. Los imanes tienen dos extremos o polos llamados NEGATIVO y POSITIVO. Dependiendo de cómo acerquemos dos imanes, conseguiremos que se atraigan o se repelan, es decir, que se separen. Este efecto lo podemos observar con los imanes de la nevera.

 Pero otro gran imán es nuestro propio planeta. El polo Norte y el polo Sur, son como los dos grandes polos de un imán. Y la Tierra atrae a todo como lo hace un imán como los metales. A esta fuerza se le denomina GRAVEDAD y es la causante de la CAÍDA LIBRE de las cosas al suelo. Otro efecto de la gravedad es que toda la materia pesa. ¿Y quién descubrió esto? Isaac Newton.

 Esto no ocurre solo en la tierra. Ocurre en los demás cuerpos celestes. La Luna es otro gran imán, pero es más pequeño que la Tierra, por eso la fuerza de gravedad es menor y los objetos en la luna pesan menos que en la tierra, cuesta menos moverse, etc.

¿Por qué una brújula señala siempre el norte?

 

 OTRO TIPO DE FUERZAS

Las fuerzas ELÉCTRICAS. Son las producidas por atracción o repulsión de las cargas eléctricas de los objetos, como por ejemplo cuando frotamos un globo contra un jersey de lana y luego lo acercamos al cabello. Este tipo de fuerzas, está intimamente relacionado con la energía eléctrica.

Las fuerzas de MOVIMIENTO lineal o circular. Aquí debemos nombrar a la INERCIA, que es la tendencia natural de los cuerpo a quedarse en el estado en el que estaban antes de aplicar una fuerza. Este tipo de movimientos está relacionado íntimamente con la energía mecánica.

 Ahora es tu turno. Explica qué tipo de fuerzas intervienen en:

- arrastrar una mesa por el suelo
- lanzar una pelota con la mano
- lor corchetes de una camisa de imán
- cuando un caballo tira de un carro