Qué es FUERZA en Física. Cómo explicarle a niños

Actualización: mayo 2024

¿Qué es fuerza en Física? Para una primera noción de fuerza, digamos que es una causa capaz de producir cambios en otro cuerpo. 

Una fuerza -o un conjunto de fuerzas- es la causa que modifica el estado de reposo de un cuerpo (si está quieto, lo pone en movimiento) o el estado de movimiento (lo frena, acelera o le cambia de dirección). También puede producir una deformación en el cuerpo (abollarlo, estirarlo, aplanarlo…)

Hablemos sobre fuerza

Concepto de fuerza

Cómo explicar noción de fuerza en Física

Actividades para que los niños exploren fuerzas

Qué es fuerza en Física: puntualizaciones

Dirección y sentido de una fuerza

Cómo representar fuerzas en Física

Intensidad de la fuerza

Cómo se mide una fuerza

Clasificación de las fuerzas

Concepto de fuerza

En Física la fuerza es una magnitud vectorial que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos o más cuerpos. La unidad de medida de la fuerza es el newton, que se representa así: N.

Pero no te dediques a que los niños memoricen una noción de fuerza. Lo que importa al estudiar este concepto en la escuela es que comprendan:

• Que cuando se tira o empuja un objeto se está transmitiendo una fuerza.
• Que en la interacción entre los objetos no siempre existe un contacto físico. La causa de la fuerza puede ser de origen gravitacional, eléctrica, magnética (como propuesta, haz que el grupo explore con imanes)
• Que las fuerzas se pueden sumar o anular.

Cómo explicar noción de fuerza en Física

Primero tienes que averiguar de dónde parten tus alumnos, cuáles son las ideas previas que ellos manejan. Esto es clave y conviene que dediques un tiempo para conocer qué nociones de fuerza manejan. Es desde este conocimiento que tienes que intervenir. Y cuando digo intervenir es que no basta que sepas sus ideas si no vas a crear situaciones didácticas que las cuestionen o las amplíen.

A veces los maestros pasan tiempo averiguando ideas infantiles, las dejan registradas en sus planificaciones, pero no toman acciones didácticas que permitan al grupo crear las bases para -cuando llegue la oportunidad- poder transformarlas. 

Aquí dejo dos ejemplos de propuestas que ayudan en esta investigación de ideas previas. Principalmente las del segundo grupo son actividades con las que los niños pueden poner en juego estas creencias.

1.- ¿Qué noción de fuerza tienen tus alumnos?

Varios días antes de presentar el tema, comienza a llamar la atención sobre acciones cotidianas donde se aplican fuerzas. Busca que los niños comiencen a prestar atención a la acción de fuerzas y escucha las explicaciones que da sobre fenómenos como

tirar,

levantar,
retorcer,
empujar,
atraer,
arrastrar

Escucha sus palabras sin corregirles, toma notas sobre sus ideas. Y cuida la manera en que preguntas, para que el niño no sienta que es un examen. Puedes usar preguntas del estilo: 

• ¿Qué hizo que se cayera este objeto? 
• ¿Cómo lograste sacar el agua del trapo con que secaste la mesa? 

Intenta animar a que cada niño exprese lo que cree; No olvides a los que “parecen no comprender nada”. Necesitas ir atrayendo su atención al tema.

2.- Organiza la construcción de juguetes simples

Pero no cualquier juguete. Selecciona aquellos que permitan explorar materiales y movimientos. 

Pide a los niños que anoten, registren lo que hacen. El registro es clave en la actividad científica. No importa si los niños eligen registrar a través de un dibujo o un texto, siempre que se comprenda la idea que comunica. 

Pedir un registro es una manera de enseñar conceptos actitudinales de ciencias. Además, les permite analizar lo que sucedió y pensar alternativas para mejorar o solucionar el problema.

Además da tiempo a tus alumnos para que comuniquen lo que hicieron. 

Planifica el momento para que los niños compartan lo que experimentaron al hacer sus juguetes. Y está atenta a las preguntas que surgen en otros niños o, sin acaparar la palabra ni quitarles protagonismo, hazles preguntas sobre lo que hicieron.

Pasemos a la propuesta:

Actividades para que los niños exploren fuerzas

El trampolín

Realiza un bosquejo del juguete en un cuaderno. ¿Cómo crees que es el movimiento que realizará? Traza flechas sobre el dibujo que indiquen lo que imaginas.
Explica lo que crees con tus palabras.
Si tienes posibilidad, confronta tus ideas con las de tus compañeros.
¿Para qué crees que sirve que este juguete tenga un contrapeso?
¿Cuál es la función del mismo?
Este juguete debe moverse. ¿Cómo logras que se mueva?

El avión

Antes de construir el avión lee con atención las preguntas, y escribe en un papel tus respuestas.
Intenta describir cómo funcionará este avión. 
Construye el avión guiándote por la figura
Recuerda que el avión tiene que volar. ¿Qué materiales usarás para que pueda volar?
Juega con el avión.
¿Funciona como creías? ¿Cambió algo?
Busca información que te ayude a comprender mejor lo que sucede.
¿Hay relación entre el estiramiento de la banda elástica y la distancia a la que llega el avión? Explica lo que observas.
Cuando termines, compara tus respuestas con las de otros niños.

El barco
Para hacer el barco no importa tanto la forma del material sino sus propiedades. Cuando esté terminado, el barco debe flotar.

Cuando el grupo termine de compartir lo que despertaron estas actividades, introduce el concepto de fuerza en Física.

Qué es fuerza en Física: puntualizaciones

La fuerza siempre forma parte de una acción entre dos o más cuerpos. Es una interacción. Toma como ejemplo el barco de la imagen.

Cuando el barco flota ejerce una fuerza sobre el agua que produce un desplazamiento del líquido (acción). A su vez, el agua ejerce un empuje hacia arriba que mantiene a flote el barco (reacción). 

No importa a cuál de las fuerzas se le llame acción y a cuál reacción. Lo que importa es que los niños comprendan que la noción de fuerza incluye que las fuerzas forman parte de una interacción. Ninguna de las dos puede existir sin la otra. 

Las fuerzas que interactúan ocurren en el mismo momento, tienen la misma dirección pero los sentidos son opuestos.

Dirección y sentido de una fuerza

El croquis con las calles sirve de ejemplo para que los niños comprendan la diferencia entre sentido y orientación de una fuerza.

En él se representan calles de la ciudad de Trinidad, Uruguay.

Las calles paralelas Francisco Fondar y Herrera, por ejemplo, están en la misma dirección porque son paralelas. Sin embargo, el sentido de esas calles es diferente (mira las flechas).
Lo mismo ocurre con las calles Santísima Trinidad y Fray Ubeda. Tienen la misma dirección, pero no el mismo sentido.

Cómo representar fuerzas en Física

Mostrarles representaciones de fuerzas ayuda a que los niños comprendan qué es fuerza en Física. 

Para representar las magnitudes de las fuerzas en forma gráfica se utilizan segmentos orientados, a los que se les llama vectores.

Además de la magnitud de la fuerza se debe indicar: la intensidad, la dirección y el sentido de cada fuerza.

El largo del vector representa la intensidad de la fuerza.
La dirección, el sentido y el punto de aplicación, corresponden a los de la fuerza.
Si el tren fuera marcha atrás, el punto de aplicación y la dirección de la fuerza sería el mismo. Pero el sentido, no.

Intensidad de la fuerza

Los niños han experimentado que la intensidad de fuerza que se necesita para mover un banquito es menor que la que requiere mover un enorme sillón. Cuando estés enseñando el tema cuida el vocabulario. Por ejemplo, utiliza la palabra intensidad y no esfuerzo o fuerza. Podemos señalar que, en un vector, el largo del segmento representa la intensidad de la fuerza.

Son pequeñas ayudas para que tus alumnos integren el concepto disciplinar. 

Que cuides tu vocabulario no quiere decir que obligues a los niños a usar estas palabras o que no tomes por válidas la forma que describe el fenómeno. A medida que se acostumbren a escuchar un vocabulario determinado, irán incorporándolo.

La intensidad se expresa con un valor numérico. Generalmente las unidades utilizadas son: el Kilogramo fuerza (kgf) (Como es una magnitud vectorial, se dibuja una pequeña flecha sobre las letras)
el Newton (N).

Cómo se mide una fuerza

En el laboratorio escolar los niños pueden utilizar un dinamómetro para medir fuerzas. 

En lo personal prefiero que el dinamómetro sea lo más parecido al inventado por Newton, pues creo que permite ver el efecto de la fuerza, cosa que no sucede en los dinamómetros digitales. El dinamómetro con resorte permite al niño observar la tensión, que el resorte se alarga cuando se aplica una fuerza sobre él.

Si bien este instrumento también puede usarse como balanza, conviene que en el laboratorio se use este instrumento únicamente para la medición de fuerzas. Esto facilita que el niño no confunda los conceptos.

Clasificación de las fuerzas

Las clasificaciones siempre son arbitrarias, pero cierto que a veces ayudan a que los niños comprendan qué es fuerza en Física. Antes de clasificar conviene que el grupo explore en el laboratorio con diferentes tipos de fuerza. 

El criterio de clasificación que utilizaré aquí es de acuerdo al tipo de interacción que presentan. Por ejemplo, el juguete del barco es un caso de fuerza de contacto, dado que el cuerpo flota en contacto con el agua. 

Según sea esa interacción, agruparemos los tipos de fuerzas en dos grandes grupos:

a) Fuerzas por contacto

Son las más comunes: cuando un objeto ejerce una fuerza tocando al otro. Ejemplos de tipos de fuerza por contacto para que los niños exploren:

*Fuerza de empuje hacia arriba
Como el caso de un barco que flota

*Fuerza elástica
El ejemplo de un resorte o similar que es estirado o comprimido. Tiende a volver a su punto de reposo, su estado de inercia.

*Fuerza de tensión
Experimentar con juguetes tirados por piolas o similar. La fuerza se traslada a la piola y, a través de la tensión de ésta, el objeto se mueve.

*Fuerza de fricción
Se genera cuando se mueve o intenta mover un objeto sobre una superficie que se opone a este movimiento. Ejemplo, lo que los niños perciben al desplazarse por un plano inclinado, como es el tobogán.

b) Fuerzas a distancia

Son aquellas que actúan entre cuerpos que no están en contacto, por ejemplo las fuerzas gravitatorias, las magnéticas (el caso del imán), las electroestáticas.
Ejemplos de tipos de fuerza a distancia para que los niños exploren.

*Fuerza magnética
Jugar con imanes y con objetos que se atraen y que no se atraen, permite al niño explorar esta fuerza. Además, comienza a intuir la diferencia de composición de la materia, en el sentido que algo hace que unos objetos sean movidos por el imán y otros no.

*Fuerza electrostática
Por ejemplo, puede cepillarse el cabello con un peine y luego colocar cerca a superficies muy livianas como cortinas de tul o trozos de papel, para que estos se muevan.

*Fuerza gravitacional
Además de utilizar modelos virtuales -si se disponen- el niño puede comprobar el efecto de esta fuerza por ejemplo dejando caer objetos sobre una superficie blanda y observando la huella que queda en la superficie.

Por último, recuerda:

Para comprender qué es fuerza en Física, no importa tanto que el niño aprenda de memoria cuál es el tipo de fuerza actuante en cada caso. Enfócate a que tenga la posibilidad de explorar, investigar y explicar con sus palabras. Y está atenta a introducir elementos que le animen a cuestionar sus creencias. 

Revisado en mayo de 2024