Fuerza y movimiento – Sesión 6

Imagina que estás jugando con un coche de juguete y lo empujas con la mano. El empujón que le das al coche se llama fuerza. La fuerza es como un tipo especial de empujón o tirón que puede hacer que las cosas se muevan o dejen de moverse. Por ejemplo, cuando pateas una pelota, estás usando fuerza para hacerla moverse.

Ahora, piensa en jugar al fútbol. Cuando quieres patear la pelota hacia la portería, utilizas fuerza con el pie. La fuerza que aplicas a la pelota hace que ésta se mueva. Es por eso que el balón vuela por el aire y con suerte entra en la portería. Mira a tu alrededor y encuentra diferentes cosas sobre las que puedas usar la fuerza. ¿Puedes empujar una silla? ¿Puedes jalar un libro? ¿Qué tal darle un suave empujón o tirón a la puerta para abrirla o cerrarla? Cada vez que hagas eso, recuerda que estás usando la fuerza para hacer que las cosas se muevan.

¿Sabes qué es más interesante? La fuerza no sólo hace que las cosas se muevan sino que también ayuda a que dejen de moverse. Imagina que tienes una pelota rodando por el suelo y quieres detenerla. Pones tu mano delante de la bola que rueda y empujas suavemente contra su movimiento. Al hacer esto, estás aplicando la fuerza en la dirección opuesta al movimiento de la pelota.

La fuerza necesaria para mover algo depende de lo pesado que sea y de lo rápido que se vaya a mover. Imagina que tienes dos coches de juguete con diferentes masas. Un coche es muy ligero y el otro coche es más pesado. Si empujas ambos coches con la misma fuerza, el coche que es ligero se moverá más rápido porque tiene menos mass. Pero el coche más pesado se moverá más lento porque tiene más mass.

Sabemos que la acceleration es la rapidez con la que algo se acelerará o desacelerará. La fuerza depende de la mass del object y de la rapidez con la que se mueve después de aplicar la fuerza. También podemos decir que la fuerza es igual a la mass multiplicada por la acceleration del object.

Imagina que tienes un coche de juguete y quieres empujarlo para que se mueva. Utilicemos la fórmula de fuerza para calcular cuánta fuerza necesitas aplicar para que el automóvil se mueva. Primero, averigüe cuánto pesa el coche de juguete. Digamos que pesa dos kilogramos. Entonces la mass del coche es de dos kilogramos. Ahora quieres saber qué tan rápido quieres que accelerate el auto. Digamos que quieres que el coche se mueva a una acceleration de 1m/s².

Ahora, use la fórmula de fuerza para calcular la fuerza necesaria para hacer que el automóvil se mueva. Multiplicaremos la mass del coche por la acceleration. Entonces, necesitas aplicar dos newtons de fuerza para hacer que el auto de juguete se mueva a una acceleration de 1m/s².

Imagina que aplicas fuerza sobre la pelota. Después de aplicar fuerza, la pelota comienza a moverse. Después de un tiempo la pelota deja de moverse. ¿Pero por qué? Esto se debe a la fricción. La fricción es la fuerza que intenta frenar el coche cuando está en movimiento. La fricción ocurre cuando dos superficies, como la pelota y el suelo, se rozan entre sí. Es como un pequeño empujón que el suelo le da a la pelota. Este empuje hace que sea un poco más difícil que la pelota siga moviéndose suavemente.

La fricción juega un papel importante en nuestras vidas. Quizás te preguntes por qué necesitamos la fricción. Bueno, piénsalo de esta manera. Si no hubiera fricción, la pelota se deslizaría por el suelo sin control. No podrías moverlo correctamente. La fricción ayuda a que la pelota permanezca en el suelo y se mueva de manera predecible.

Imagínate que estás jugando al fútbol en un terreno resbaladizo. Por ejemplo, en un día lluvioso tus pies tenderían a resbalar todo el tiempo. Sería difícil patear la pelota. Existen altas posibilidades de caídas. Esto se debe a que hay muy poca fricción entre los zapatos y el suelo resbaladizo. Pero en un campo de fútbol normal, el césped y los zapatos crean suficiente fricción. ¡Esto te permite correr, patear y divertirte!.

La fricción también puede ser útil en otras situaciones. Cuando caminas, la fricción entre tus zapatos y el suelo evita que te resbales. Le ayuda a mantener el equilibrio y moverse con seguridad. Diferentes superficies tienen diferentes cantidades de fricción. Al arrastrar tu coche de juguete sobre un piso de madera, puede resultar más suave y deslizarse mejor. Mientras esté sobre la alfombra, el coche de juguete no se moverá tan fácilmente. Esto se debe a que la fricción de la alfombra es mayor que la fricción del piso de madera.

Ahora entenderemos la fuerza de arrastre. Cuando montas en bicicleta o corres, sientes el aire empujándote. Esto se llama fuerza de arrastre o resistencia del aire. Es como el aire que te hace disminuir la velocidad a medida que te mueves a través de él. Cuando conduces tu bicicleta muy rápido, sientes más fuerza de arrastre en comparación con cuando conduces lentamente.

Haz un avión de papel y tíralo con la mano. Volará y alcanzará un punto a distancia. Ahora intenta lanzar un trozo de papel de la misma manera. El trozo de papel no llegará tan lejos como llegó el avión de papel. ¿Pero por qué? Esto se debe a la fuerza de arrastre del aire. El avión de papel está diseñado de manera que minimiza la fuerza de arrastre del aire. Podemos decir que se siente menos fuerza de arrastre. Esta forma de avión de papel también se llama forma aerodinámica porque reduce la fuerza de arrastre. Mientras tanto, el trozo de papel siente más fuerza de arrastre.

Los aviones también están diseñados con forma aerodinámica. Debido a la forma aerodinámica de los aviones, pueden viajar suavemente por el aire. Por otro lado, si viajamos en un globo aerostático en el aire, experimentará una fuerza de arrastre muy alta debido a su forma. Es como si el aire lo empujara hacia atrás.