Dinámica

Desde que somos chicos, sentimos que las cosas cambian de estado o se mueven por “algo”: empujamos una puerta, pateamos una pelota, levantamos una mochila. En todos esos casos hay una interacción entre objetos. La física formaliza esta idea y nos dice que una fuerza es una interacción entre dos objetos o sistemas materiales, capaz de producir una aceleración o una deformación.

Estas interacciones no siempre se ven. A veces una fuerza se ejerce a distancia, como ocurre entre un imán y un clavo, o entre la Tierra y una piedra que cae. Pero aunque no las veamos, las fuerzas están presentes y son clave para explicar los movimientos y equilibrios en el mundo físico.

Magnitudes relacionadas y unidades

Para poder describir una fuerza y sus efectos, usamos otras magnitudes físicas: la masa del cuerpo que la recibe, el tiempo en que actúa, la distancia que recorre, la velocidad que adquiere, o la aceleración que provoca. Estas magnitudes se expresan en distintos sistemas de unidades. La siguiente tabla muestra cómo varían según tres sistemas comunes:

Equivalencias comunes:

• 1 N = 100000 dyn
• 1 kgf = 1kp = 9,8 N
• 1 kg = 1000 g
• 1 m = 100 cm

Las leyes del movimiento: Newton

Primera ley (o ley de la inercia): Un objeto en reposo permanece en reposo, y uno en movimiento continúa en movimiento rectilíneo uniforme, si no actúa ninguna fuerza neta sobre él.

Ejemplo: Si empujás una caja sobre una superficie sin fricción (como sobre hielo muy pulido), y la soltás, seguirá deslizándose sin detenerse, porque nada la frena.

Segunda ley: Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo, provoca una aceleración. Esta relación se expresa con la fórmula: F = m · a

Ejemplo: Cuanto más masa tiene un auto, más difícil es hacerlo arrancar. Para mover un camión, necesitás mucha más fuerza que para empujar una bicicleta.

Tercera ley (acción y reacción): Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre otro cuerpo B, entonces B ejerce sobre A una fuerza de igual intensidad, pero en sentido contrario.

Ejemplo: Cuando saltás, tus piernas empujan el suelo hacia abajo, y el suelo “te devuelve” una fuerza hacia arriba que te hace elevar.

¿Qué es la fuerza neta? ¿Y qué es el equilibrio?

En muchos casos no hay una sola fuerza actuando sobre un cuerpo, sino varias al mismo tiempo: el peso, la fuerza de fricción, una tensión, etc. La fuerza neta es la suma vectorial de todas esas fuerzas. Es decir, la fuerza “total” que actúa sobre el cuerpo y que determina si el cuerpo acelera o no.

Cuando la fuerza neta es cero, decimos que el cuerpo está en equilibrio. Puede estar quieto o moviéndose con velocidad constante, pero no cambia su estado de movimiento.

Esta idea es esencial en lo que se conoce como estática, que estudia situaciones en las que todo permanece en equilibrio. La usamos, por ejemplo, al diseñar un puente, una escalera o incluso un andamio. Saber cómo se reparten las fuerzas permite que estas estructuras sean seguras.

La importancia práctica de entender las fuerzas

Entender las fuerzas nos permite intervenir en el mundo: construir cosas que no se caigan, predecir cómo va a reaccionar un sistema, o incluso entender fenómenos naturales como la caída de objetos, los sismos o los movimientos de los planetas. Las leyes de Newton siguen siendo hoy una herramienta fundamental para ingenieros, arquitectos, diseñadores, médicos y científicos en general.