Este documento describe los conceptos básicos de fuerza en física. Explica que una fuerza es cualquier influencia capaz de modificar el estado de movimiento de un cuerpo y puede ser de contacto o a distancia. También introduce la ley fundamental de la dinámica y cómo las fuerzas se representan y resuelven mediante vectores. Por último, explica los diferentes tipos de palancas y cómo afectan la fuerza, velocidad y distancia de movimiento.

1. UNIDAD I FUERZA
La palabra fuerza se usa en el sentido que en el lenguaje cotidiano tienen las palabras tracción o empujar. Así,
mediante el esfuerzo muscular podemos empujar (aplicar fuerza) a un cuerpo, o una cuerda puede soportar la
tensión (fuerza) ejercida por un cuerpo colgado de ella.
En estos ejemplos, el cuerpo que ejerce la fuerza está en contacto con el cuerpo sobre el cual actúa. Son
fuerzas de contacto.
Otras veces las fuerzas actúan a distancia, como ocurre con la fuerza de atracción que ejerce la tierra sobre
todos los cuerpos, y que llamamos peso; son las fuerzas de acción a distancia. De este tipo son las que ejerce
un imán sobre pequeños cuerpos de hierro.
Cuando un cuerpo modifica su estado de reposo o de movimiento decimos que sobre él ha actuado una
fuerza, y que ésta ha producido un efecto dinámico.
Se denomina fuerza a cualquier acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento de un
cuerpo, es decir, de imprimirle una aceleración.
La aceleración que experimenta un cuerpo es, por definición, proporcional a la suma de las fuerzas (o fuerza
neta) que actúa sobre él. La constante de proporcionalidad entre la fuerza neta y la aceleración se
denomina masa del cuerpo. Estas dos afirmaciones se resumen en la Ley Fundamental de la Dinámica o
Segunda Ley de Newton:
donde “F” representa la fuerza que actúa sobre el cuerpo, “m” su masa y “a” su aceleración. Las fuerzas, al
igual que las aceleraciones, son magnitudes vectoriales. Las magnitudes vectoriales se representan
matemáticamente mediante vectores.
Puesto que las fuerzas solamente modifican el estado de movimiento de un cuerpo, para que un cuerpo se
mueva no es necesario que actúe sobre él una fuerza. Las fuerzas sólo son necesarias para poner en
movimiento un cuerpo que está inmóvil o para alterar la velocidad de uno que está en movimiento. Un
cuerpo en movimiento sobre el que no actúa ninguna fuerza seguirá moviéndose en línea recta y a
velocidad constante indefinidamente. Este hecho fue recogido en forma de ley por primera vez por Newton,
en la llamada Ley de la Inercia o Primera Ley de Newton.
La observación de que para mantener en movimiento un cuerpo no es necesario ejercer ninguna acción
sobre él era radicalmente contraria a la visión clásica, defendida por Aristóteles, que postulaba que un
cuerpo sobre el que no se ejercía ninguna influencia siempre terminaba por detenerse. El cambio conceptual

2. recogido en la Ley de la Inercia y el concepto de fuerza constituyó el punto de partida del desarrollo de la
dinámica moderna y, con ella, de la Física que hoy conocemos.
REPRESENTACIÓN DE LA FUERZA
Las magnitudes vectoriales se representan por vectores, que se definen como los segmentos rectilíneos que
terminan por un extremo en punta de flecha vectores
Una fuerza puede ser representada mediante una flecha que parte desde el cuerpo que recibe esa fuerza
hacia el lugar donde está ejerciendo la fuerza.
Esta flecha es llamada vector. Todas estas indicaciones que se necesitan para especificar completamente
una fuerza se pueden dar más rápida y cómodamente si representamos la fuerza por una flecha. Un vector
es todo segmento de recta dirigido en el espacio. Cada vector posee unas características que son:
Origen
O también denominado Punto de aplicación. Es el punto exacto sobre el que actúa el vector.
Módulo
Es la longitud o tamaño del vector. Para hallarla es preciso conocer el origen y el extremo del vector, pues
para saber cuál es el módulo del vector, debemos medir desde su origen hasta su extremo.
Dirección
Viene dada por la orientación en el espacio de la recta que lo contiene (ángulo de inclinación).
Sentido
Se indica mediante una punta de flecha situada en el extremo del vector, indicando hacia qué lado de la
línea de acción se dirige el vector.
Hay que tener muy en cuenta el sistema de referencia de los vectores, que estará formado por un origen y
tres ejes perpendiculares. Este sistema de referencia permite fijar la posición de un punto cualquiera con
exactitud. El sistema de referencia que usaremos, como norma general, es el Sistema de Coordenadas
Cartesianas.

3. Cuando sobre un cuerpo actúa más de una fuerza, forman un sistema que se resuelve hallando la fuerza
resultante. Cuando dos fuerzas que actúan sobre un cuerpo poseen la misma dirección e intensidad pero el
sentido contrario, producen equilibrio. Un caso especial es el par de fuerzas que produce rotación.
Sistema de fuerzas
Es muy raro que sobre un cuerpo actúe una sola fuerza. Se conoce como sistema de fuerzas al conjunto de
varias de ellas que actúan sobre un cuerpo y pueden ser sustituidas por otras. En todo sistema se llaman
componentes las distintas fuerzas que actúan sobre el cuerpo y resultante, la fuerza que equivale a las
anteriores.
Equilibrio de fuerzas
Son fuerzas opuestas las que tienen la misma intensidad y dirección pero son de sentido contrario. Cuando 2
fuerzas opuestas actúan sobre un mismo cuerpo producen un equilibrio. El equilibrio se manifiesta porque
el cuerpo no se mueve, presentándose un reposo aparente, diferente del reposo absoluto (cuando no actúa
ninguna fuerza).
El reposo absoluto no existe pues sabemos que sobre todos los cuerpos actúa por lo menos la fuerza de la
gravedad. Prescindiendo de la gravedad, diremos que un cuerpo está en reposo si no actúa sobre él ninguna
otra fuerza y que está en equilibrio si actúan sobre él, fuerzas opuestas.
Resolución de sistemas de fuerzas
· Fuerzas de misma dirección y sentido
La resultante tiene misma dirección y sentido que los componentes y su intensidad es igual a la suma de la
intensidad de los componentes.
R
· Fuerzas de misma dirección y sentido contrario
La resultante tendrá la misma dirección que sus componentes, su sentido el de la mayor y su intensidad es
igual a la diferencia entre sus componentes

4. R
· Fuerzas angulares o concurrentes
Son los sistemas con fuerzas de distinta dirección. En este caso hay que trasladarlas para que tengan el
mismo punto de aplicación. Esto se hace construyendo el paralelogramo de fuerzas: dadas dos fuerzas A y
B, construiremos una paralela a A en el extremo B y una paralela a B en el extremo A.
En caso de que haya más de 2 fuerzas se irán construyendo paralelogramos entre 2 de ellas. Después se
vuelve a hacer otro paralelogramo entre la resultante y una tercera hasta tener la resultante definitiva.
Sistema Paralelo de Fuerzas

5. Se dice que existe un sistema paralelo de fuerzas cuando dos o más fuerzas paralelas actúan sobre el mismo
objeto pero a cierta distancia entre ellas. Los huesos en el cuerpo representan barras rígidas o palancas que
giran alrededor de un eje. Las fuerzas que sean aplicadas a esta palanca pueden provocar un equilibrio (falta
de movimiento) o una rotación.
Las Palancas
Una palanca representa una barra rígida que se apoya y rota alrededor de un eje. Las palancas sirven
para mover un objeto o resistencia . Las palancas están constituidas de:
• El fulcro (E): Es el punto de apoyo donde pivotea la palanca o eje de rotación. Las articulaciones
corporales representa los ejes.
• Aplicación de la fuerza (F). Representa el punto donde se aplica la fuerza a la palanca. En el cuerpo
humano, la acción de los músculos esqueléticos (su contracción) producen la Fuerza
• Punto de aplicación de la resistencia (R): Esto es el peso que se va a mover. Puede ser el centro de
gravedad del segmento que se mueve o una masa (peso) externa que se le añade a la palanca o una
combinación de ambos.
• Brazo de resistencia (BR): Es aquella porción de la palanca que se encuentra entre el punto de
pivote y el peso o resistencia.
• Brazo de fuerza (BF): Representa la distancia comprendida entre el punto de aplicación de la fuerza
y el eje de rotación.
El término brazo de la palanca se utiliza para describir la distancia entre el eje al punto de aplicación de la
fuerza (paralela a la fuerza). El brazo de fuerza (BF) representa aquel brazo de la palanca que se encuentra
entre el punto donde se aplica la fuerza y el eje. Por su parte, el brazo de resistencia (BR) es el brazo de la
palanca que se encuentra entre la resistencia y el punto de rotación. La efectividad de una palanca depende
de la longitud del brazo de fuerza y el brazo de resistencia. Comúnmente, las palancas trabajan para alcanzar
una ventaja mecánica. Esto se consigue al aplicar un fuerza pequeña sobre una gran distancia, la cual
produce mayor fuerza a lo largo de una menor distancia en el otro extremo. Otra función que caracteriza
una ventaja mecánica es aumentar significativamente (en el otro extremo de la palanca) la velocidad del
movimiento. En la mayoría de los casos, el brazo de fuerza en el organismo humano es menor que el brazo
de resistencia, lo cual implica una menor ventaja mecánica (o desventaja mecánica). Se deduce de la ley de
conservación de la energía que lo que se pierde en fuerza se gana en distancia (y viceversa). Cuando una
palanca rota alrededor de su eje de pivote, todos los puntos de ésta recorren el arco de una circunferencia,
donde la distancia recorrida por cada punto es proporcional a su distancia del eje. Los puntos más alejados
del eje se mueven más rápidos en comparación con los puntos más cerca del fulcro.

6. Lo que puede favorecer la palanca. Una palanca puede favorecer la fuerza o la velocidad de la amplitud
del movimiento. Esto dependerá de la longitud qie posee el brazo de fuerza con respecto al brazo de
resistencia. Por lo tanto, este concepto se considera como una proporción, ya que si ambos brazos fueran
iguales, entones no se favorece la fuerza ni la resistencia. Una palanca favorece la fuerza cuando el brazo de
fuerza es más largo que el brazo de resistencia. Por otro lado, una palanca favorece la velocidad cuando el
brazo de resistencia es más largo que el brazo de fuerza.
Según la disposición relativa del punto de aplicación de la fuerza, punto e apoyo y la resistencia., las
palancas se pueden clasificar en primera, segunda o tercera clase.
Según la ubicación de estos elementos, podemos distinguir tres tipos de palancas:
• De 1° Género (de balance): son aquellas en las que el eje se encuentra entre el punto de
aplicación de la fuerza muscular y el punto de aplicación de la resistencia que se quiere
mover; por ejemplo el SUBE Y BAJA. Este tipo de palanca es muy importante para el
movimiento humano, pues cuanto más cerca está el punto de apoyo del punto de aplicación
de la fuerza, se consiguen movimientos más amplios.
• De 2° Género (de poder): son aquellas en las que la resistencia se encuentra entre el eje y la
fuerza muscular, por ejemplo la CARRETILLA. Características: Tiene ventaja mecánica; Con
una fuerza moderada se pueden mover grandes cargas; Su amplitud de movimiento es
limitada.
• De 3° Género (de velocidad): son aquellas en las que la fuerza muscular se encuentra entre
los puntos de aplicación de la resistencia y el eje; generan movimientos amplios y rápidos,
pero con un detrimento de la fuerza por ejemplo El resorte que cierra la puerta de vaivén.
Características: El brazo de resistencia es siempre mayor al de potencia; Al aplicar la fuerza,
se consigue que la resistencia se mueva con velocidad.
En el cuerpo humano, tenemos los tres tipos de palancas y se ven reflejadas en los siguientes
ejemplos:
1° Género: CABEZA
Eje: Articulación Occipitoatloidea; Fuerza: Músculos Extensores del Cuello y Resistencia:
Peso de la Cabeza.
2° Género: TOBILLO
Eje: Articulación Tibiotarsiana; Fuerza: Músculos Extensores del Tobillo y Resistencia: Peso
del Cuerpo.
3° Género: CODO
Eje: Articulación del Codo; Fuerza: Músculos Flexores del Codo y Resistencia: Peso del
Antebrazo.
1° GÉNERO
2° GÉNERO
3° GÉNERO

7. Torque
Independientemente del tipo de palanca, la rotación del segmento dependerá de la magnitud de la fuerza
ejercida por el punto de aplicación de la fuerza y el punto de la resistencia, y de la distancia entre el eje de
rotación en que se aplica dicha fuerza. El torque (T) o momento de fuerza representa un "fuerza rotatoria" o
la magnitud del giro alrededor de un centro de rotación. Es una medida que indica la cantidad de fuerza que
se requiere para poder producir un movimiento rotatorio (o angular) de un objeto rígido o palanca (e.g. un
segmento corporal que se mueve alrededor de su articulación). De manera que, el torque es el producto de
la magnitud de la fuerza aplicada (F) y la distancia (d) en que se encuentra dicha fuerza al eje de rotación.
La distancia representa la distancia más corta que
se encuentra entre la línea de acción de la fuerza
aplicada y el eje de la palanca. Esta distancia es
una línea trazada perpendicicularmente ( ) a la
línea de acción de la fuerza, intersectando el eje
de rotación. En el sistema de palancas
previamente discutido, la esta distancia
perpendicular corresponde a los dos brazos de
palancas (BF y BR), puesto que cada una es
perpendicular a sus respectivas fuerzas. Por lo
tanto, La distancia perpendicular que se
encuentra entre el punto de pivote (eje de
rotación) y el punto (línea) de aplicación de la
fuerza se puede también definirse como el Brazo
de Fuerza (BF). Como sabemos, el brazo de fuerza
es un vector. En términos matemáticos, el torque
representa una fuerza multiplicada por la
distancia perpendicular desde el centro de
rotación a la línea de aplicación de la misma; su
ecuación se describe como sigue:
T = F x d
Propiedades de fuerzas y torque. Puesto que el torque es un vector, éste posee las siguientes
características:
d

8. • Magnitud: Se refiere a cuan grande es la fuerza
• Dirección: Se refiere a donde se dirige la fuerza
• Línea de acción: Es la línea teórica representada por la flecha que va en cualquier dirección
• Punto de aplicación: Lugar donde se aplica la fuerza a la palanca.
Brazos de palancas. El torque, entonces, se compone de dos brazos de palancas. Uno de estos es el brazo de
fuerza (BF), el cual representa la distancia perpendicular entre la línea de acción del vector de fuerza y el eje
de rotación. Otros constituyente del torque es el brazo de resistencia (BR). El BR es la distancia
perpendicular entre la línea (vector) de la resistencia y el eje de rotación.
Torque morfológico. En el cuerpo humano, el torque se encuentra en los sistemas oseo-articulares y
musculares. Por ejemplo, cuando un segmento del cuerpo se mueve en forma angular desde su articulación
por influencia de la contracción muscular, se produce un torque. Como sabemos, este eje articular
representa el punto de pivote o fulcrum, y se puede identificar con la letra "E" (de Eje). La fuerza se rotulará
con la letra "F". En el organismo humano, la fuerza resulta de la tensión que producen los músculos
esqueleticos durante su acción (contracción) muscular. La fuerza se describe como un vector con una línea
de aplicación.
Los sinónimos del torque. El torque también se conoce con otros nombres, tales como momento,
momentun, brazo de fuerza, momento de fuerza, brazo de palanca y radio de rotación.
Lic. Marcelo Flores