Este documento describe el concepto de fuerza y sus efectos en los cuerpos. Explica que una fuerza es una interacción entre dos cuerpos que produce aceleración o deformación. Las fuerzas se pueden clasificar en de contacto o a distancia. También presenta actividades prácticas para que los estudiantes exploren cómo las fuerzas deforman materiales elásticos y plásticos. Además, enseña a construir un dinamómetro casero para medir fuerzas aplicando el principio de que la magnitud de la deformación está relacionada con la magnitud

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Módulo: Desarrollo Objetivos de Aprendizaje
Concepto de fuerza
Observe y explore comprensivamente la presentación, “Las fuerzas”. Ésta le permitirá
obtener una definición general el concepto de fuerza y conocer sus efectos en los cuerpos
y algunas de sus clasificaciones.
A partir del estudio del concepto de fuerza, es posible concluir que:
- La palabra fuerza es utilizada comúnmente para referirse conceptos que no
necesariamente son físicos. Se dice por ejemplo que una persona tiene mucha
“fuerza” cuando es capaz de levantar mucho peso o se dice que un golpe es dado
con “mucha fuerza” si causa un gran dolor físico. Sin embargo, desde el punto de
vista de la física, y considerando las consecuencias que tienen las fuerzas sobre
los cuerpos, una fuerza corresponde a una interacción entre dos cuerpos lo que
produce dos tipos de efectos: aceleración y deformación (aunque a veces sus
efectos son difíciles de observar).
- Independiente del efecto que tengan las fuerzas en los cuerpos, se pueden
clasificar usando como criterio la existencia de un contacto o no entre los cuerpos.
Según este criterio, las fuerzas pueden ser: de contacto, es decir, representan el
resultado o los efectos del contacto físico entre cuerpos y fuerzas que no implican
un contacto físico entre dos cuerpos sino que actúan a través del espacio o a
distancia, como la fuerza magnética, la fuerza eléctrica o la fuerza de atracción
gravitacional.
- Si un objeto está en reposo, para comenzar a moverlo se requiere de una fuerza,
es decir, se necesita de una fuerza para acelerarlo desde una velocidad cero a
una velocidad distinta de cero. Si se desea cambiar la velocidad de un objeto, ya
Curso: Ciencias Físicas y Químicas 4° a 6° Básico
Titulo: Lección 1: Concepto de fuerza
Unidad: Nº 2

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sea para cambian la dirección del movimiento o la magnitud (su valor) nuevamente
se requiere de una fuerza.
- Las fuerzas no se poseen, como lo señala por ejemplo, el comentario cotidiano: “el
deportista tiene mucha fuerza pues es capaz de levantar mucho peso”. Las
fuerzas se aplican de un cuerpo a otro; una persona que aplica una fuerza al
empujar un mueble por ejemplo, posee potencia o desarrolla energía. Pero no se
puede decir que posee fuerza. A partir de lo anterior, se infiere además que las
fuerzas nunca se encontrarán fuerza aisladas.
- La intensidad de una fuerza se mide de manera indirecta es decir, a partir de los
efectos que produce en los cuerpos. En general, para medir la intensidad de una
fuerza que se aplica a un cuerpo, se utiliza un instrumento
llamado DINAMÓMETRO. Este instrumento posee un resorte que se estira cuando
una fuerza actúa sobre él. Un indicador, generalmente unido al resorte, se
desplaza sobre una escala graduada, la que indica el módulo de dicha fuerza. La
unidad de medida de la intensidad de la fuerza es el Newton (N), en honor al físico
inglés Isaac Newton.
Fuerzas y Deformaciones
En la naturaleza existen materiales que pueden cambiar su forma y luego volver a su
forma original. A este tipo de materiales se les llama materiales elásticos. Un elástico de
billetes, una pelota de goma, una pelota de basquetbol son ejemplos de materiales
elásticos. Cuando se aplica una fuerza sobre un material elástico éste se deforma por
efecto de la fuerza, pero una vez que la fuerza desaparece el material vuelve a su forma
original.

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Fuente imagen: http://agrega.juntadeandalucia.es/repositorio/18112010/46/es-
an_2010111813_9130046/ODE-cc566400-d13c-3c75-8d35-a4b6df6bd653/31_la_presin.html
Distinto es el caso de los llamados materiales plásticos, los cuales luego de que se ejerce
una fuerza sobre ellos quedan deformados, y no recuperan su forma original. Una
plasticina, un trozo de papel, un chaleco de lana cambian su forma al aplicarse una fuerza
sobre ellos, pero luego de que la fuerza desaparece no recuperan (al menos no
totalmente) su forma original.
Hablar de materiales elásticos y plásticos es hablar de dos extremos de un espectro.
Todos los materiales pueden ubicarse en algún punto de este espectro, más cerca de ser
un material elástico o más cerca de ser un material plástico.
Con los conocimientos adquiridos a través de la exploración de la presentación
anterior, le proponemos experimentar las siguientes actividades:

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Las fuerzas y las deformaciones
Materiales:
- Plasticina.
- Bolita de vidrio.
- Globo.
- Elástico de billete.
- Regla.
Procedimiento:
- ¿Qué ocurrirá si con nuestras manos ejercemos fuerza y estiramos la plasticina y
el globo? (1)
- Ahora intente deformar la bolita de vidrio. ¿Se puede afirmar que siempre que una
fuerza de contacto actúa sobre un cuerpo solido éste se deforma? ¿Por qué? (2)
Lo invitamos a ver el siguiente video.
- YouTube.com: Pelota de golf golpeando contra pared de acero
- Luego de ver el video, ¿Cuál es su respuesta ahora a la pregunta anterior? (3)
(1)- Respuesta: ambos se estiran y se deforman, aunque la plasticina podría llegar romperse.
Respuesta: El globo cambia de forma, al igual que la plasticina.
(2)- Respuesta posible: no, porque el vidrio al parecer es indeformable.
No hay una respuesta correcta, pues la respuesta correcta aparecerá luego de ver el video.
(3)- Respuesta posible: no estoy seguro porque al parecer los cuerpos sólidos como una pelota de
golf, también se deforman cuando las fuerzas de contacto son muy grandes.
Respuesta: Siempre existe deformación cuando hay una fuerza de contacto.

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Más fuerza, más deformación, construcción de un dinamómetro.
Ahora que sabemos que las fuerzas deforman cuerpos podemos establecer una relación
entre la magnitud de la fuerza y la magnitud de la deformación. De esto se desprende una
conclusión muy importante: la fuerza puede medirse midiendo la deformación.
Un dinamómetro es un instrumento para medir fuerzas. Consiste en un resorte o un
material que pueda deformarse y una escala graduada en la distancia de la deformación
que asocia ésta con una fuerza determinada.
Construcción de un dinamómetro
Materiales
- Un elástico de billetes (delgado)
- Un elástico grueso de billetes
- Dos clip
- Una regla
- Varias monedas de $5 y $10
- Balanza
- Media hoja de papel
IMPORTANTE: Esta caracterización de los materiales cuando se aplica una fuerza
sobre ellos es una caracterización que usted como profesor debe manejar, pero que
no es necesario que los estudiantes dominen. Lo central es que los estudiantes
comprendan que una fuerza puede provocar un cambio en la forma de un objeto.

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- Cinta adhesiva
Procedimiento
I. Armando el dinamómetro
1. Corte el elástico delgado de modo que quede como un hilo.
2. Desarme el clip de modo que quede como un gancho y amarra una de las puntas
del elástico al clip. Repite estos pasos para el otro elástico
3. Con la hoja de papel y la cinta adhesiva, haga un pequeño sobre en el que pueda
poner las monedas. Cuelgue ese sobre del gancho hecho con el clip.
II. Calibrando el dinamómetro I
1. Mida con la regla el largo de cada uno de los elásticos.
2. Ponga un par de monedas de $5 en el sobre que cuelga del elástico más delgado.
Mida el nuevo largo del elástico y anote la diferencia en el largo del elástico antes
y después de poner las monedas.
3. Ponga dos monedas más y mida nuevamente el largo ¿El alargamiento del
elástico es el mismo o similar?
4. Ponga dos monedas más y mida el alargamiento. ¿Qué ocurre ahora con el
alargamiento del elástico?
III. Calibrando el dinamómetro II
1. Ponga dos monedas en el sobre que cuelga del elástico más grueso ¿Ocurre algo
apreciable en el elástico?
2. Ponga ahora cuatro monedas más (tiene 6 monedas en el sobre). Mida el largo
actual y determine el alargamiento del elástico. ¿Es el mismo que en el elástico
más delgado?
3. Agregue seis monedas más y repita el procedimiento.
IV. Estableciendo una unidad de medida
Hasta ahora hemos usado monedas para determinar el alargamiento del elástico en cada
caso. Pero las monedas en sí mismas no son una unidad de medida. Necesitamos saber
el peso de cada moneda, para ver cuanta fuerza ejercen en cada elástico. El peso es la
fuerza con que la Tierra atrae a los objetos hacia su centro (recuerda que no es lo mismo
que la masa). Un cuerpo que tiene una masa de un gramo (1g) es “tirado” hacia la Tierra

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con una fuerza aproximada de 0,01 Newton (así como la masa se puede medir en
kilogramos o en gramos, la fuerza se mide en una unidad llamada Newton). Utilizando la
balanza, masa las monedas y use este dato para determinar el peso de cada moneda en
Newton.
Preguntas:
1. Si cuelga un estuche del dinamómetro I ¿Cuánto se estira el elástico? Usando ese
dato ¿Cuál es el peso del estuche?
2. Si ahora cuelga el estuche del dinamómetro II ¿Cuánto se estira el elástico?
Usando ese dato ¿Cuál es el peso del estuche?
3. ¿Es el mismo peso medido en el dinamómetro I? Si existen diferencias ¿A qué
pueden deberse?
4. ¿Pueden usarse los dos dinamómetros siempre o uno es más útil que el otro en
algunos casos? Si es así, indique en qué casos puede ser útil cada dinamómetro.
Para que sus estudiantes amplíen sus conocimientos sobre los efectos de las fuerzas en
los cuerpos, le invitamos a leer el siguiente texto:
Ver texto: Aplicando contenidos I
IMPORTANTE: Siempre que planifique una actividad práctica con sus estudiantes
pruebe primero realizarla usted. Al hacerlo podrá evaluar las posibles dificultades,
los tiempos para realizarla y las posibles preguntas que puedan surgir y aprendizajes
adicionales que puede desarrollar al aplicarla. Lo más importante: Una actividad que
no resulta puede tener efectos muy nocivos en los estudiantes y en la concepción
acerca de la ciencia que puede desarrollarse en ellos.