Tipos de fuerza

¿Qué es una fuerza?

El concepto de fuerza, en el área de la física, hace alusión a toda aquella causa que tiene la capacidad de modificar el estado en que un cuerpo se encuentra, ya sea en reposo o en movimiento. También, la fuerza puede ser aquello que cause la deformación de un determinado cuerpo.

Para representarla, los físicos dibujan una flecha, puesto que se trata de una magnitud vectorial. Para ser medida, no sólo se debe conocer sus unidades y valores, como ocurre con la masa. Sino que también se debe tener en cuenta en qué lugar se aplica y hacia qué dirección. Su unidad de medición se denomina Newton y se abrevia N.

Clasificación de fuerzas

En Física se identifican diez tipos de fuerzas, que son las siguientes:

Gravitatoria: esta fuerza, también conocida como gravitacional, gravitación o fuerza de gravedad, es la que se genera entre dos cuerpos. La fuerza gravitatoria se caracteriza por tener efectos de alcance infinito y de atracción entre los cuerpos, por más que estos no se encuentren en contacto. De acuerdo a las teorías físicas, la atracción entre los cuerpos depende de una fuerza proporcional a la de sus masas y siempre es inversamente proporcional a la distancia que exista entre ambos.

Normal: esta fuerza es la que un determinado cuerpo ejerce sobre la superficie de otro que se encuentra apoyado sobre él. Tanto la dirección como la magnitud de la fuerza del cuerpo apoyado es ejercida en dirección contraria a la del que se apoya. Se puede decir entonces, que la fuerza del cuerpo que se apoya en una superficie es perpendicular a la misma. Un ejemplo de esto es cuando se apoya un mueble en el piso. En este caso, el piso ejerce una fuerza normal hacia arriba en el mueble, para de esta forma poder soportar su peso.

Aplicada: esta es la fuerza que un ser humano o bien, un objeto, le transfiere a otro ser humano u objeto. Esta fuerza siempre actúa directamente sobre el cuerpo, por lo que debe existir un contacto entre ambos, a diferencia de la anterior. Esta fuerza se aplica por ejemplo, cuando una persona empuja una caja o patea una pelota.

Magnética: esta fuerza suele ser vinculada tanto con los imanes como con las corrientes eléctricas y se caracteriza por producir la atracción entre, al menos, dos cuerpos. Todo imán siempre cuenta con un extremo norte y otro sur. Estos atraen a los extremos que sean opuestos a sí mismos en un segundo imán. Esto significa que los extremos nortes de dos imanes distintos se repelerán, al igual que lo harán los extremos sur entre sí. Por el contrario, el extremo sur atraerá al extremo norte del otro imán y viceversa. Además, esta atracción también se puede generar con determinados metales, de acuerdo a sus características. Estas fuerzas pueden darse incluso entre cuerpos que no se encuentran en contacto.

De fricción: esta clase de fuerza se genera cuando un determinado cuerpo se mueve, o intenta hacerlo, por medio de una superficie que se opone a que dicho movimiento se produzca. La fricción siempre estará condicionada por las superficies de los dos cuerpos que están siendo empujadas a la par y a su naturaleza. Esto se ve reflejado en la diferencia que existe a la hora de intentar empujar una caja sobre una superficie lisa, como puede ser el mármol, y luego hacer la misma prueba sobre un piso más rugoso, por ejemplo, de cemento. Mientras que en el primer caso se crea poca fricción, en el segundo se produce más, lo que dificultará deslizar la caja en cuestión. La fuerza de fricción, entonces, siempre se opone al movimiento de las dos superficies que se deslizan ya que justamente es la consecuencia de sus asperezas.

De tensión: objetos como sogas, cadenas, alambres o incluso cables, pueden ser usados para la transmisión de esta fuerza a un determinado objeto, que se extraen en dirección contraria. Esta fuerza se traslada a lo largo de la soga y tira en aquellos cuerpos que se encuentren sujetos en sus extremos opuestos. El valor de la fuerza de tensión es siempre equivalente al de la tensión que tenga la cuerda en aquel momento.

De resistencia aerodinámica: esta fuerza, también conocida como de resistencia del aire, es la que se aplica a un cuerpo mientras se traslada por el aire. Dicha resistencia es, en todos los casos, en dirección contraria a la velocidad del cuerpo, por lo que siempre se opone a que éste pueda avanzar en el aire. Las fuerzas como estas sólo se perciben cuando el cuerpo es de gran tamaño o bien, cuando se traslada a velocidades muy elevadas: a menor tamaño y velocidad, menor resistencia del aire.

Elástica: esta fuerza se produce cuando un determinado resorte, ya sea estirado o comprimido, intenta regresar a su estado de inercia. En estos casos los objetos siempre querrán regresar a un estado de equilibrio, por lo que se ejerce fuerza para conseguirlo. Esto ocurre porque estos objetos continuamente almacenan una energía llamada potencial, que es la que ejerce la fuerza  para volver al estado original.

Eléctrica: es aquella fuerza que surge entre, por lo menos, dos cargas y su intensidad dependerá de la distancia que exista entre las cargas y de sus valores. Aquellas cargas que posean el mismo signo, se repelerán mutuamente. Por el contrario, aquellas que no, se atraerán. Además, mientras más cercas estén entre sí, las fuerzas serán más intensas. En el caso de que existan sólo dos cargas, la dirección que adquirirá la fuerza será siempre en la misma dirección que la recta por medio de la cual se unen las cargas.

De empuje hacia arriba: esta es la fuerza que se genera cuando un determinado cuerpo es sumergido en un líquido. Cuando esto ocurre, el cuerpo parece ser más liviano. Esto se debe a la fuerza proveniente de abajo hacia arriba, recibida por el cuerpo sumergido. Al sumergir un cuerpo, actúan sobre éste dos fuerzas distintas al mismo tiempo. La primera de ellas es el propio peso el cuerpo, la cual es vertical y se direcciona hacia abajo. La segunda fuerza se dirige hacia arriba y es la de empuje. Es por esto que si se quiere conocer si un cuerpo flota o no en el agua, se debe saber su peso específico, el cual es equivalente a su peso dividido por su volumen. Cuando el peso es superior al empuje, se hunde. En cambio, si es menor, flota. Por último, si el peso es equivalente al empuje, no ocurre ni una ni otra cosa.

A su vez, estas diez fuerzas pueden ser clasificadas de la siguiente manera, de acuerdo a si existe o no contacto entre los cuerpos:

• Fuerzas de contacto: en este caso, existe un contacto directo entre los cuerpos que interactúan, por lo que sus superficies chocan. Un ejemplo para esta fuerza sería empujar una silla.
• Fuerzas a distancia: a diferencia de las anteriores, estas se producen entre dos o más cuerpos que no están en contacto directo, es decir, que sus superficies no se rozan. Esto se produce gracias a la existencia de campos que interactúan entre sí. Un ejemplo de este tipo de fuerza es la gravedad, que genera la atracción entre dos cuerpos entre los que existe una distancia considerable.

Por otro lado, dentro de la teoría cuántica de campos, se identifican cuatro fuerzas distintas, que son las siguientes:

• Gravitatoria: esta fuerza ya fue explicada en el apartado anterior.
• Electromagnética: esta es la fuerza que se produce entre cuerpos que poseen cargas eléctricas. Por medio de la fuerza electromagnética se logra las modificaciones tanto químicas como físicas de las moléculas y átomos. Además, es una fuerza más intensa que la anterior y se puede dar en dos direcciones opuestas: atracción o repulsión.
• Nuclear fuerte: por medio de esta fuerza es que los núcleos de los átomos logran mantener sus componentes unidos. Esta fuerza se caracteriza por tener mayor intensidad que la anterior y, además, se puede producir tanto en neutrones como en protones.
• Nuclear débil: por medio de esta clase de fuerzas es que se pueden efectuar las desintegraciones betas propias de los neutrones. Si bien esta fuerza es menos intensiva que la nuclear fuerte, supera a la gravitacional.  Las fuerzas nucleares débiles pueden causar efectos atractivos, repelentes o bien, generar modificaciones en las identidades de las partículas que estén involucradas.