Tipos de fuerzas: de contacto, a distancia y las cuatro fundamentales

Esta lección es parte de Temario de Física de Décimo año Lección 10 de 21

Por Andrea del Carmen actualizado el 27 de octubre de 2026 10 min de lectura

Empujar una puerta, patear una bola, colgar una hamaca, ver caer un mango o pegar un imán en la refrigeradora: en todas estas situaciones actúan fuerzas. Algunas necesitan que los cuerpos se toquen y otras actúan a distancia, incluso a través del vacío. En esta lección de décimo año vas a clasificar las fuerzas en de contacto y a distancia, y vas a conocer las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, de las que salen todas las demás.

El programa del MEP cierra este tema con dos preguntas: ¿cómo se relacionan hoy las fuerzas fundamentales y las partículas?, y ¿qué evidencia has visto de esas fuerzas a tu alrededor? Al final de la lección tendrás con qué responderlas.

Definición

Una fuerza es una interacción entre dos cuerpos que puede cambiar la velocidad de uno de ellos o deformarlo. Es una magnitud vectorial, con magnitud, dirección y sentido, y en el SI se mide en newtons (N). La guía del SI del NIST expresa el newton en unidades básicas: 1 N = 1 kg · m/s².

La fuerza como interacción entre dos cuerpos#

Una fuerza nunca aparece sola: siempre hay un cuerpo que la ejerce y otro que la recibe. Cuando pateas una bola, el pie ejerce una fuerza sobre la bola; cuando un mango cae, la Tierra ejerce una fuerza sobre el mango. Para describir una fuerza conviene decir siempre quién la ejerce y sobre quién.

Sus efectos son de dos tipos: cambiar la velocidad de un cuerpo (ponerlo en movimiento, frenarlo o desviarlo) y deformarlo (estirar un resorte, abollar una lata, aplastar una bola de plasticina). En el laboratorio, las fuerzas se miden con un dinamómetro, un resorte que se estira más cuanto mayor es la fuerza.

Como las fuerzas son vectores, dos fuerzas sobre el mismo cuerpo se suman según su dirección, como se explica en la lección de suma de vectores:

Ejemplo. Sobre una caja actúan dos fuerzas de 30 N y 40 N. ¿Cuánto vale la fuerza total si van en el mismo sentido, si van en sentidos opuestos y si son perpendiculares?

Solución. En el mismo sentido se suman: 30 N + 40 N = 70 N. En sentidos opuestos se restan: 40 N − 30 N = 10 N, en el sentido de la de 40 N. Si son perpendiculares, se usa el teorema de Pitágoras: √(30² + 40²) = √2500 = 50 N. La misma pareja de fuerzas da resultados distintos según cómo se apliquen.

Fuerzas de contacto#

Las fuerzas de contacto solo actúan mientras los cuerpos se tocan. Las más frecuentes en los problemas de décimo año son estas:

Fuerza normal (N): la que ejerce una superficie sobre un cuerpo apoyado en ella, perpendicular a la superficie. Es la que sostiene un libro sobre la mesa.
Fricción o rozamiento (f): la que ejerce una superficie, paralela a ella, y que se opone al deslizamiento entre los cuerpos.
Tensión (T): la que ejerce una cuerda, un cable o una cadena tensos sobre el cuerpo atado a ellos.
Fuerza elástica: la que ejerce un resorte o una liga estirados o comprimidos.
Fuerza aplicada: la de una mano que empuja o jala, o la de un pie que patea.
Fuerzas de los fluidos: la resistencia del aire o del agua, que frena a los cuerpos que se mueven en ellos, y el empuje, que los líquidos y los gases ejercen hacia arriba.

Fuerzas a distancia#

Las fuerzas a distancia actúan sin que los cuerpos se toquen, incluso a través del vacío. Se describen con la idea de campo: cada cuerpo crea a su alrededor un campo que actúa sobre los demás.

Fuerza gravitatoria: la atracción entre cuerpos con masa. El peso es la fuerza gravitatoria con que la Tierra atrae a un cuerpo; la misma fuerza mantiene a la Luna girando alrededor de la Tierra.
Fuerza eléctrica: la atracción o repulsión entre cuerpos con carga eléctrica, como la de un globo frotado que atrae pedacitos de papel.
Fuerza magnética: la de un imán sobre un clip de hierro o sobre la aguja de una brújula.

Situación	Fuerza	¿Quién la ejerce?	Tipo
Un libro apoyado en la mesa	Normal	La mesa	De contacto
Una caja que se arrastra por el piso	Fricción	El piso	De contacto
Una lámpara colgada	Tensión	El cable	De contacto
Un mango que cae del árbol	Peso	La Tierra	A distancia
Un globo frotado que atrae papelitos	Eléctrica	El globo	A distancia
Un imán que atrae un clip	Magnética	El imán	A distancia

Las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza#

Según el CERN, el laboratorio europeo de física de partículas, en el universo actúan cuatro fuerzas fundamentales: la fuerte, la débil, la electromagnética y la gravitatoria. Tienen alcances distintos y también intensidades distintas. Todas las fuerzas de las secciones anteriores son manifestaciones de alguna de ellas.

Fuerza	Alcance	Partícula que la transmite	Qué hace (ejemplos)
Fuerte	Muy corto	Gluón	Mantiene unidos los quarks que forman los protones y los neutrones, y une protones y neutrones en el núcleo de los átomos
Débil	Muy corto	Bosones W y Z	Interviene en la desintegración beta, un tipo de radiactividad; en la beta menos, un neutrón se transforma en un protón
Electromagnética	Infinito	Fotón	Atrae y repele cargas, mantiene unidos los átomos y las moléculas, y está detrás de la luz, los imanes y las fuerzas de contacto
Gravitatoria	Infinito	El gravitón, que se propone pero no se ha encontrado	Atrae a todos los cuerpos con masa: el peso, las órbitas de la Luna y de los planetas

Sobre su intensidad, el CERN explica que la fuerza fuerte, como su nombre lo dice, es la más fuerte de las cuatro; que la electromagnética es muchas veces más fuerte que la gravedad; que la débil, a pesar de su nombre, es mucho más fuerte que la gravedad, aunque es la más débil de las otras tres; y que la gravedad es la más débil de todas. La fuerte y la débil solo actúan a distancias muy cortas y dominan a la escala de las partículas subatómicas.

Los ejemplos de la tabla para la fuerza fuerte y la débil vienen de las fichas «DOE Explains» del Departamento de Energía de Estados Unidos. Según la de la fuerza débil, en la desintegración beta menos un neutrón se convierte en un protón y se producen un electrón y un antineutrino electrónico.

Si la gravedad es la más débil, ¿por qué la sentimos tanto?#

Parece una contradicción: la gravedad es la fuerza fundamental más débil, y sin embargo es la que nos mantiene pegados al suelo. El CERN señala que la gravedad domina solo cuando la materia está reunida en grandes cantidades, a la escala del cuerpo humano o de los planetas. La explicación tiene dos partes:

La gravedad siempre atrae y se acumula: cada kilogramo de la Tierra suma su atracción, y la Tierra tiene muchísima masa.
La fuerza electromagnética, aunque es mucho más intensa, puede atraer o repeler. La materia común tiene casi tantas cargas positivas como negativas, y sus efectos se compensan a gran escala. La fuerte y la débil, por su parte, solo actúan a distancias del tamaño de un núcleo o menores.

Las fuerzas de contacto son electromagnéticas#

La normal, la fricción, la tensión y la fuerza elástica parecen muy distintas de un imán, pero a escala atómica son de origen electromagnético: se deben a las interacciones entre las cargas eléctricas de los átomos de las dos superficies. Cuando un libro se apoya en la mesa, los átomos de la mesa y los del libro se repelen y no dejan que el libro la atraviese: eso es la fuerza normal. Así, casi todas las fuerzas de la vida diaria salen de solo dos fuerzas fundamentales: la gravitatoria y la electromagnética.

Las fuerzas y las partículas#

La teoría que relaciona las fuerzas con las partículas se llama Modelo Estándar. El CERN la describe como la mejor descripción que existe del mundo subatómico. Según esa teoría, toda la materia que nos rodea está hecha de partículas elementales de dos tipos, los quarks y los leptones; el electrón es un leptón.

Para el Modelo Estándar, tres de las cuatro fuerzas fundamentales se deben al intercambio de partículas portadoras de fuerza, llamadas bosones: la fuerza fuerte la transmite el gluón, la electromagnética el fotón, y la débil los bosones W y Z. La gravedad, la fuerza más familiar en la vida diaria, no forma parte del Modelo Estándar. La partícula que la transmitiría, el gravitón, no se ha encontrado.

Esa es la respuesta a la primera pregunta del programa: hoy se entiende que tres de las cuatro fuerzas fundamentales son un intercambio de partículas. El propio CERN reconoce que el Modelo Estándar está incompleto y que encajar en él la gravedad ha resultado un reto difícil.

Evidencias a tu alrededor#

Gravitatoria: todo lo que se suelta cae, y la Luna sigue su órbita alrededor de la Tierra.
Electromagnética: la luz, los imanes, la electricidad estática y cada vez que empujas algo o te apoyas en una pared.
Fuerte: que existan núcleos con muchos protones, que se repelen eléctricamente y aun así se mantienen unidos.
Débil: la radiactividad beta de algunos núcleos inestables.

Ponte a prueba#

¿Cuál es la diferencia entre una fuerza de contacto y una fuerza a distancia?#

Una fuerza de contacto solo actúa mientras los cuerpos se tocan, como la normal de una mesa, la fricción del piso o la tensión de una cuerda. Una fuerza a distancia actúa sin contacto, incluso a través del vacío, como el peso, la fuerza eléctrica entre cargas o la de un imán sobre un clip. Las fuerzas a distancia se describen con la idea de campo.

¿Cuáles son las cuatro fuerzas fundamentales, ordenadas de la más fuerte a la más débil?#

Según el CERN, la más fuerte es la fuerza fuerte, que une los quarks y mantiene unidos los núcleos. Le sigue la electromagnética, muchas veces más fuerte que la gravedad. Después viene la débil, responsable de la desintegración beta, que a pesar de su nombre es mucho más fuerte que la gravedad. La más débil de todas es la gravitatoria. La fuerte y la débil solo actúan a distancias muy cortas.

¿Qué fuerza fundamental está detrás de la fuerza normal y de la fricción?#

La electromagnética. Aunque la normal y la fricción son fuerzas de contacto, a escala atómica se deben a las interacciones entre las cargas eléctricas de los átomos de las dos superficies. Cuando te sientas en una silla, son los átomos de la silla, que repelen a los de tu ropa, los que te sostienen. Así, aunque parezcan muy distintas de un imán, son fuerzas de origen electromagnético.

¿Cuánto vale la fuerza total sobre una caja si se le aplican 12 N hacia el norte y 9 N hacia el este?#

Las dos fuerzas son perpendiculares, así que la fuerza total se calcula con el teorema de Pitágoras: √(12² + 9²) = √(144 + 81) = √225 = 15 N. Su dirección queda entre el norte y el este, más cerca del norte, porque la fuerza hacia el norte es la mayor. Si las dos fuerzas fueran en el mismo sentido sumarían 21 N, y en sentidos opuestos, 3 N.

¿Qué partícula transmite cada fuerza fundamental según el Modelo Estándar?#

La fuerza fuerte la transmite el gluón; la electromagnética, el fotón; y la débil, los bosones W y Z. El Modelo Estándar incluye solo esas tres fuerzas. La gravedad queda fuera de la teoría, y la partícula que la transmitiría, el gravitón, todavía no se ha encontrado, según el CERN.