Introducción a las fuerzas (F)

En física, las fuerzas (F) se representan por vectores. La fuerza es la causa de las deformaciones y de los cambios de movimiento. Los vectores son segmento orientados caracterizados por un módulo, una dirección, un sentido y un punto de aplicación.

Entonces, las fuerzas (F) son magnitudes vectoriales. Como pasa con todos los vectores, se escriben como pares ordenados de números y que reciben el nombre de componentes de la fuerza:

F = (Fx , Fy)

Teniendo en cuenta el gráfico de la imagen anterior, podemos obtener todos sus valores con las siguientes fórmulas:

• Si se conocen las componentes de una fuerza (F), podremos calcular fácilmente su módulo y su dirección:

• Si conocemos el módulo de una fuerza (F) y el ángulo que forma con el eje positivo del eje x (α), podremos calcular con las siguientes fórmulas sus componentes. 

La unidad de la fuerza (F) en el Sistema Internacional (SI) es el newton (N). Pero también existen otras unidades muy interesantes como el kilopondio (kp), que equivale a 9,8 N, o la dina (dina, sin otra abreviatura).

• El número que expresa la masa de un cuerpo en kilogramos coincide con el que expresa su peso en la Tierra en kilopondios.

Con los vectores podemos hacer las operaciones básicas de suma (gráfica), resta (gráfica) y multiplicación, tal y como se muestra a continuación:

También cabe destacar que los vectores se pueden multiplicar por números, siendo el resultado otro vector con módulo igual al producto del módulo del vector inicial por el valor absoluto del número, con la misma dirección y con el mismo sentido si el número es positivo o con sentido contrario si el número es negativo.

En definitiva:

• Para sumar dos vectores-fuerza analíticamente, bastará con sumar las componentes.

• Para multiplicar un vector fuera por cualquier número, bastará con multiplicar cada una de las componentes por dicho número. 

Por último, vamos a definir el concepto de momento de una fuerza (Mo(F)). El momento de una fuerza respecto de un punto O, describe giros respecto a dicho punto. La unidad en el SI es el newton por metro (N · m). Entonces, el momento de una fuerza respecto a un punto O es un vector con las siguientes características:

• La dirección será perpendicular al plano formado por el punto O y la fuerza.

• El sentido será el avance de un tornillo que ira en el sentido indicado por la fuerza.

• El valor es el producto de la fuerza por la distancia desde el punto O a la recta r, que define la dirección del vector.

Jacob Sierra Díaz y Sigma