Qué es una fuerza
Idea inicial: Empuja una caja hacia la derecha mientras otra persona la empuja hacia la izquierda. La caja no responde a cada empuje por separado, sino a la suma de todos. Esa suma es la fuerza neta y es la que determina si cambia su velocidad. Esta idea se conecta con la inercia y con la ruta de Mecánica y movimiento.
Una fuerza es una interacción capaz de cambiar la velocidad de un cuerpo o deformarlo. Es una magnitud vectorial: para describirla no basta con dar un número; también hay que indicar dirección y sentido.
Un cuerpo puede recibir varias fuerzas al mismo tiempo. La que determina su aceleración no es una de ellas por separado, sino la fuerza externa neta, es decir, la suma vectorial de todas las fuerzas externas que actúan sobre el sistema elegido.
Fuerza individual y fuerza neta
Que un objeto esté en reposo no significa que no reciba fuerzas. Un libro sobre una mesa tiene peso hacia abajo y fuerza normal hacia arriba. Si ambas tienen igual magnitud, su suma es cero y el libro no acelera.
Fórmula principal
La suma vectorial de las fuerzas externas sobre el sistema es igual al producto de su masa por su aceleración.
Magnitudes, símbolos y unidades
| Magnitud | Símbolo | Unidad | Símbolo de unidad | Nota |
|---|---|---|---|---|
| Fuerza externa neta | ΣF | newton | N | 1 N = 1 kg·m/s². Incluye dirección y sentido. |
| Masa | m | kilogramo | kg | En mecánica clásica mide la inercia del cuerpo. |
| Aceleración | a | metro por segundo cuadrado | m/s² | Tiene la misma dirección que la fuerza neta. |
| Peso | W o Fg | newton | N | Es la fuerza gravitatoria, no la masa. |
| Fuerza normal | N | newton | N | Fuerza de contacto perpendicular a la superficie. |
| Fricción | f | newton | N | Se opone al deslizamiento o a su tendencia. |
Fórmulas derivadas
Aceleración
a = ΣF / mProcedencia: Se divide ΣF = m·a entre la masa.
Cuándo usarla: Cuando conoces la fuerza neta y la masa.
Masa
m = ΣF / aProcedencia: Se divide ΣF = m·a entre la aceleración.
Cuándo usarla: Cuando la fuerza neta y la aceleración son conocidas y a ≠ 0.
Cómo resolver un problema de fuerzas
Define el sistema
Decide qué cuerpo o conjunto vas a estudiar.
Elige los ejes
Fija direcciones positivas coherentes con el movimiento o la geometría.
Dibuja el cuerpo libre
Incluye únicamente las fuerzas externas que actúan sobre el sistema.
Suma por componentes
Calcula ΣFx y ΣFy respetando los signos.
Aplica ΣF = m·a
Despeja la magnitud solicitada y conserva las unidades.
Comprueba
Verifica dirección, unidad, orden de magnitud y si el resultado concuerda con el dibujo.
10 ejemplos resueltos de fuerza
Cada solución avanza de la situación concreta a la interpretación del resultado. Comprueba los datos, las unidades y el sentido de la conclusión antes de continuar.
Fuerzas equilibradas
a = 0 m/s²
Problema: Dos personas empujan una caja con 40 N en sentidos opuestos. ¿Cuál es la fuerza neta y la aceleración?
- Datos: F1 = +40 N; F2 = −40 N
- Principio: ΣF = F1 + F2; a = ΣF/m
- Sustitución: ΣF = 40 N − 40 N
- Cálculo: ΣF = 0 N
- Resultado: a = 0 m/s²
- Interpretación: La velocidad no cambia. La caja puede estar quieta o moverse con velocidad constante.
Caja con fricción
a = 4 m/s² hacia la derecha
Problema: Una caja de 3 kg recibe 18 N a la derecha y 6 N de fricción a la izquierda.
- Datos: m = 3 kg; Fap = +18 N; f = −6 N
- Principio: ΣF = Fap + f; a = ΣF/m
- Sustitución: ΣF = 18 − 6 = 12 N; a = 12 N / 3 kg
- Cálculo: 12 / 3 = 4
- Resultado: a = 4 m/s² hacia la derecha
- Interpretación: La aceleración apunta en el sentido de la fuerza neta, no necesariamente de cada fuerza individual.
Fuerza necesaria
ΣF = 10 N
Problema: ¿Qué fuerza neta necesita un carrito de 5 kg para acelerar 2 m/s²?
- Datos: m = 5 kg; a = 2 m/s²
- Principio: ΣF = m·a
- Sustitución: ΣF = 5 kg · 2 m/s²
- Cálculo: 5 · 2 = 10
- Resultado: ΣF = 10 N
- Interpretación: El resultado es una fuerza neta; una fuerza aplicada mayor podría ser necesaria si existe fricción.
Masa a partir de fuerza y aceleración
m = 8 kg
Problema: Una fuerza neta de 24 N produce una aceleración de 3 m/s². Calcula la masa.
- Datos: ΣF = 24 N; a = 3 m/s²
- Principio: m = ΣF/a
- Sustitución: m = 24 N / 3 m/s²
- Cálculo: 24 / 3 = 8
- Resultado: m = 8 kg
- Interpretación: Las unidades también comprueban el resultado: N/(m/s²) = kg.
Libro en equilibrio vertical
a_y = 0 m/s²
Problema: Un libro de 2 kg descansa sobre una mesa. Usa g = 9,8 m/s².
- Datos: m = 2 kg; g = 9,8 m/s²
- Principio: W = m·g; ΣFy = N − W
- Sustitución: W = 2·9,8 = 19,6 N; N = 19,6 N
- Cálculo: ΣFy = 19,6 − 19,6 = 0 N
- Resultado: a_y = 0 m/s²
- Interpretación: Hay dos fuerzas no nulas, pero se equilibran. Reposo no significa ausencia de fuerzas.
Resultante perpendicular
|ΣF| = 5 N hacia el noreste
Problema: Sobre un objeto actúan 3 N al este y 4 N al norte. Calcula la magnitud de la resultante.
- Datos: Fx = 3 N; Fy = 4 N
- Principio: |ΣF| = √(Fx² + Fy²)
- Sustitución: |ΣF| = √(3² + 4²)
- Cálculo: √25 = 5
- Resultado: |ΣF| = 5 N hacia el noreste
- Interpretación: Las fuerzas perpendiculares no se suman como números sin dirección; forman una resultante vectorial.
Dos fuerzas opuestas
a = 2 m/s² hacia la derecha.
Problema: Un trineo de 10 kg recibe 50 N hacia la derecha y 30 N hacia la izquierda. ¿Qué aceleración adquiere?
- Datos: m = 10 kg; Fderecha = 50 N; Fizquierda = 30 N.
- Principio: ΣF = ma y las fuerzas opuestas se restan.
- Sustitución: ΣF = 50−30 = 20 N; a = 20/10.
- Cálculo o razonamiento: 20/10 = 2.
- Resultado: a = 2 m/s² hacia la derecha.
- Interpretación: La aceleración apunta en la dirección de la fuerza resultante, no necesariamente de la fuerza mayor por sí sola.
Ascensor que acelera hacia arriba
N = 678 N.
Problema: Una persona de 60 kg está en un ascensor que acelera hacia arriba a 1,5 m/s². ¿Qué fuerza normal ejerce el piso?
- Datos: m = 60 kg; g = 9,8 m/s²; a = 1,5 m/s².
- Principio: N−mg = ma.
- Sustitución: N = m(g+a) = 60(9,8+1,5).
- Cálculo o razonamiento: 9,8+1,5 = 11,3; 60×11,3 = 678.
- Resultado: N = 678 N.
- Interpretación: La báscula marca más que el peso porque la fuerza resultante debe apuntar hacia arriba.
Caída con resistencia del aire
a = 6,8 m/s² hacia abajo.
Problema: Un objeto de 5 kg cae y el aire ejerce 15 N hacia arriba. ¿Cuál es su aceleración instantánea?
- Datos: m = 5 kg; peso = mg = 49 N hacia abajo; Fair = 15 N hacia arriba.
- Principio: ΣF = ma.
- Sustitución: Fnet = 49−15 = 34 N hacia abajo; a = 34/5.
- Cálculo o razonamiento: 34/5 = 6,8.
- Resultado: a = 6,8 m/s² hacia abajo.
- Interpretación: La aceleración es menor que g porque la resistencia del aire reduce la fuerza neta.
Caja jalada en ángulo
a = 2 m/s² horizontal.
Problema: Una cuerda tira con 40 N a 60° sobre la horizontal y la fricción vale 8 N. Una caja de 6 kg se mueve horizontalmente. ¿Cuál es su aceleración horizontal?
- Datos: F = 40 N; θ = 60°; f = 8 N; m = 6 kg.
- Principio: La componente horizontal es Fcosθ y ΣFx = ma.
- Sustitución: Fx = 40×0,5 = 20 N; Fnet = 20−8 = 12 N; a = 12/6.
- Cálculo o razonamiento: 12/6 = 2.
- Resultado: a = 2 m/s² horizontal.
- Interpretación: Solo la componente paralela al movimiento entra en esta ecuación horizontal.
Ahora te toca a ti
Ejercicio 1
Una fuerza de 15 N a la derecha y otra de 9 N a la izquierda actúan sobre una caja. Calcula ΣF.
Comprobar respuesta
Respuesta: 6 N hacia la derecha.
Con derecha positiva: ΣF = 15 − 9 = 6 N.
Ejercicio 2
Una masa de 4 kg tiene una fuerza neta de 20 N. Calcula a.
Comprobar respuesta
Respuesta: 5 m/s².
a = 20/4 = 5 m/s².
Ejercicio 3
¿Qué fuerza neta acelera 12 kg a 0,5 m/s²?
Comprobar respuesta
Respuesta: 6 N.
ΣF = 12·0,5 = 6 N.
Ejercicio 4
Un objeto se mueve con velocidad constante. ¿Qué sabes de ΣF?
Comprobar respuesta
Respuesta: La fuerza externa neta es cero.
Velocidad constante implica aceleración cero.
Ejercicio 5
Un cuerpo tiene N = 49 N hacia arriba y W = 49 N hacia abajo. ¿Cuál es su aceleración vertical?
Comprobar respuesta
Respuesta: 0 m/s².
Las fuerzas verticales se cancelan.
Errores frecuentes
Error: Usar F = m·v.
Corrección: La segunda ley usa aceleración: ΣF = m·a.
La velocidad y la aceleración son magnitudes distintas.
Error: Afirmar que en reposo no hay fuerzas.
Corrección: Comprueba si la suma vectorial es cero.
Puede haber fuerzas equilibradas no nulas.
Error: Sustituir una sola fuerza como si fuera ΣF.
Corrección: Suma primero todas las fuerzas externas.
La aceleración depende de la resultante.
Error: Medir la masa en newtons.
Corrección: La masa se mide en kg y la fuerza en N.
Peso y masa no son intercambiables.
Error: Ignorar el signo o la dirección.
Corrección: Fija ejes y conserva el sentido de cada vector.
Una respuesta negativa indica dirección opuesta al eje positivo elegido.
Error: Dibujar velocidad o aceleración como fuerzas.
Corrección: En el diagrama de cuerpo libre solo aparecen fuerzas.
El movimiento se analiza después con la fuerza neta.
Pon a prueba lo aprendido
Pregunta 1 de 10
¿Qué magnitud aparece en ΣF = m·a?
Pregunta 2 de 10
¿Cuál es la unidad SI de fuerza?
Pregunta 3 de 10
¿Cuánto vale 1 N?
Pregunta 4 de 10
Actúan +10 N y −4 N. ¿Cuál es ΣF?
Pregunta 5 de 10
Si ΣF = 0, ¿qué ocurre?
Pregunta 6 de 10
20 N actúan sobre 5 kg. ¿Cuál es a?
Pregunta 7 de 10
¿Qué debe incluir un diagrama de cuerpo libre?
Pregunta 8 de 10
Un libro quieto recibe peso y normal iguales. ¿Cuál es ΣF?
Pregunta 9 de 10
¿Cuál es vectorial?
Pregunta 10 de 10
¿Qué error aparece en F = m·v como segunda ley?
Resultado del test
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Revisa tus errores
Preguntas frecuentes
No. Una fuerza es una interacción individual; la fuerza neta es la suma vectorial de todas las fuerzas externas sobre el sistema.
Sí. Puede mantener una velocidad constante en línea recta. Fuerza neta cero significa aceleración cero.
En física, no. La masa se mide en kilogramos y el peso, que es una fuerza gravitatoria, se mide en newtons.
Que tiene magnitud, dirección y sentido. Por eso las fuerzas deben sumarse como vectores.
Para aislar el sistema e identificar únicamente las fuerzas externas que deben sumarse antes de aplicar las leyes de Newton.
Fuentes y revisión editorial
Cómo citar este artículo
Editorial Ejemplode. (2026, 5 de agosto). Fuerza: qué es, fórmula y ejemplos resueltos. https://www.ejemplode.com/fisica/fuerza/
Fuentes consultadas
- OpenStax University Physics Volume 1, 5.1: ForcesFuerzas como vectores y construcción de diagramas de cuerpo libre.
- OpenStax Physics, 4.3: Newton’s Second Law of MotionRelación entre fuerza externa neta, masa y aceleración.
- OpenStax University Physics Volume 1, 6.1: Solving Problems with Newton’s LawsEstrategia para definir el sistema, dibujar fuerzas, calcular y comprobar.
- NIST Guide to the SI, Chapter 4El newton como unidad derivada coherente: N = kg·m·s⁻².
- BIPM, The International System of Units, 9th editionMagnitudes y unidades coherentes del Sistema Internacional.
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