Guía Pedagógicas - Nivel Secundario Escuela Secundaria Esteban Echeverría
Área curricular: Física Cursos: 4to 1ra
Turno: Tarde
Docente/s: Carlos Gómez
Tema: Magnitudes, Fuerzas. Sistema de Fuerzas (repaso)
Contenidos: Repaso general de Magnitudes y Conversión de Unidades.
Revisión de Vectores y Fuerzas aplicadas a un Objeto.
Sistema de Fuerzas. Resolución de Problemas de Aplicación.
MAGNITUDES
El concepto de magnitud se había tratado en la Guía Nº1, recordando que es toda propiedad de un cuerpo o fenómeno físico, susceptible de ser medido y que requiere de una unidad de medida. Ejemplos de magnitudes físicas son el tiempo, el volumen, la fuerza, la temperatura, la longitud, la velocidad, etc..
Nos hemos referido a la Física vinculándola con el estudio de fenómenos naturales a los cuales, a lo largo de la historia, se ha procurado explicar, describir y predecir a través de un conjunto de enunciados (leyes de una teoría científica). Estas acciones (la explicación, la descripción y la predicción) requieren introducir magnitudes convenientes para estudiar fenómenos naturales.
Las magnitudes se pueden clasificar en magnitudes básicas y magnitudes derivadas.
Las magnitudes básicas son definidas por un determinado sistema de unidades en función de la factibilidad de reproducir el experimento que la caracteriza.
Las magnitudes derivadas son magnitudes que mediante cálculos pueden derivarse de las magnitudes básicas o pueden inferirse a través de una medida indirecta.
Al igual que las magnitudes, tenemos unidades básicas y unidades derivadas. Unidades básicas son las correspondientes a las magnitudes básicas, al igual que las unidades derivadas son aquellas con las que se miden las magnitudes derivadas
Sistema Internacional de Unidades:
A lo largo de la historia el hombre ha necesitado emplear diversos sistemas de unidades para el intercambio comercial. Algunos han desaparecido y otros persisten en nuestros días.
Si bien cada país puede adoptar un sistema de unidades, existe una tendencia generalizada a adoptar un mismo sistema con el fin de facilitar la cooperación y comunicación en el terreno científico y técnico. Ese Sistema es el Sistema Internacional de Unidades (S.I.).
El S.I. de unidades es la forma actual del sistema métrico decimal y establece las unidades que deben ser utilizadas internacionalmente.
Fue creado por el “Comité Internacional de Pesas y Medidas”, con sede en Francia. En él se establecen siete magnitudes fundamentales.
El SIMELA (Sistema Métrico Legal Argentino) está en concordancia con el S.I. y es el sistema de unidades de medida vigente en la Argentina.
Unidades Fundamentales del S.I.
MAGNITUD UNIDAD DE MEDIDA SÍMBOLO DE LA UNIDAD
Longitud Metro m
Masa Kilogramo Kg
Tiempo Segundo s
Intensidad de corriente eléctrica Amper A
Temperatura Grados Kelvin ºK
Cantidad de sustancia MOL mol
Intensidad luminosa Candela Cd
Unidades Derivadas del S.I. que utilizaremos durante el año.
MAGNITUD UNIDAD DE MEDIDA SÍMBOLO DE LA UNIDAD
Velocidad Metro/segundo m/s
Aceleración Metro/segundo cuadrado m/s2
Fuerza Newton N
Presión Pascal Pa
Energía Joule J
Trabajo Joule J
Potencia Watt o vatio W
Escala de Unidades de una Magnitud
Toda unidad básica de una determinada magnitud, tiene múltiplos y submúltiplos, conformando una escala de unidades de medida. De tal manera que la unidad elegida para el análisis y el cálculo, dependerá del problema tratado. Por ejemplo si un arquitecto analiza la magnitud “longitud” en la construcción de una ruta le conviene hablar de “Kilómetro”, en
cambio si el mismo arquitecto analiza la altura de un edificio, le conviene usar el “metro”
como unidad, pero cuando él diseña una casa en un plano utiliza el milímetro como unidad de medida. Esas tres unidades corresponden a la escala de unidades de la magnitud
“Longitud”
Los múltiplos y submúltiplos de las unidades del SI representan potencias de diez de la unidad básica. Los múltiplos y submúltiplos del metro en la escala de medida de la longitud están indicados en la siguiente tabla:
- Actividad 1
1.1) Conversión de Unidades:
a) 8cm a m = b) 4Km a m = c) 6Kg a gr = d) 1L a cm3 = e) 4hs a min. = f) 30cm a m = g) 10m2 a dm2 = h) 10km/h a m/s =
i) 3m3 a cm3 = j) 2cm3 a m3 = 1.2) Indica qué cantidades son mayores que 1 gramo:
a) 53 cg b) 0,7 dag c) 0,003 Kg d) 7554 mg
1.3) La densidad de un sólido es de 3 g/dm3 , calcular su valor en kg/m3
1.4) Si un automóvil circula con una velocidad de 90 Km/h ¿Cuál será su valor de
velocidad si la mencionamos en m/s? Hay que recordar que 1h = 3600 segundos.
Magnitudes Escalares y Vectoriales.
De todo el conjunto de magnitudes que podemos mencionar, se las puede clasificar en dos tipos: Escalares y Vectoriales
Magnitudes Escalares: Son las que quedan perfectamente definidas por su módulo (valor) y su correspondiente unidad de medida. Ejemplo, el tiempo, la masa, la longitud, la
temperatura, el volumen, el área. Etc…
Magnitudes Vectoriales: Son las que quedan perfectamente definidas cuando se indica el punto de aplicación, módulo, dirección y sentido. Ejemplo, la fuerza, la velocidad, la
aceleración, el desplazamiento, etc….
Toda magnitud vectorial se representa por medio de un vector. El vector es un segmento dirigido, en el cuál se condensan, los elementos que definen las magnitudes vectoriales.
Según el Sistema Internacional, la unidad de medida establecida para la fuerza, es el
Newton (N), pero en nuestra vida cotidiana es usado todavía el Kg-fuerza (Kgf). Por lo tanto debemos conocer que la relación entre ambas unidades es:
1Kgf = 9,8 N
Representación Gráfica de una Fuerza:
Como la fuerza se representa por medio de un vector, se establece una escala de medida, para que exista una relación de proporcionalidad entre la intensidad de la fuerza y la longitud del vector que la representa. De manera que la longitud del vector indica, según la escala elegida, la intensidad de la fuerza.
Por ejemplo, para representar una fuerza de 70 N, en dirección horizontal, sentido hacia la derecha y tomando como escala: 1cm = 10 N. El vector de esa fuerza sería de 7 cm.
La fuerza es una magnitud vectorial y se la define como toda causa capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo. Es decir que para definir una fuerza se necesita indicar su módulo (intensidad), dirección, sentido y punto de aplicación y con su correspondiente unidad.
- Actividad 2
2.1) Represente gráficamente una fuerza de 80 N de intensidad, aplicada sobre un cuerpo en dirección horizontal y sentido hacia la derecha. Tomando como escala: 1cm = 20N.
2.2) Represente gráficamente una fuerza de 150 N, de intensidad, formando un ángulo de 450 por encima de la horizontal y con sentido hacia la derecha. Tomando como escala:
1cm = 30N.
2.3) ¿Cuál es la unidad de Fuerza que se usa comúnmente en la vida diaria?
¿Está unidad está relacionada con otra?¿Con cuál?¿Cómo es esa relación?
2.4) ¿Mediante que especificaciones queda perfectamente definida una magnitud vectorial?
Sistema de Fuerzas
Ya habíamos visto en la guía anterior que se denomina sistema de fuerzas, al conjunto de fuerzas aplicadas sobre un cuerpo. A la suma vectorial de todas las fuerzas se la llama fuerza resultante o simplemente resultante. Este estudio es importante porque casi siempre sobre un objeto hay más de una fuerza que actúa sobre él.
Supongamos el siguiente ejemplo, donde tenemos que calcular la fuerza resultante del conjunto de fuerzas que actúan sobre la caja que el hombre empuja hacia arriba:
Modelo Real Observado Modelo Físico para el Análisis
El procedimiento de cálculo es el siguiente: el fenómeno físico observado se representa gráficamente, ese sería el modelo gráfico, luego se representa el modelo físico, representando a las fuerzas mediante vectores, y por último se aplica un método matemático para obtener un resultado, que en este caso es obtener la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre el objeto.
Existe una clasificación de los Sistemas de Fuerzas según la dirección en las que actúan unas respecto a las otras. Si al estudio lo simplificamos solamente a un sistema de dos fuerzas solamente, la clasificación es la siguiente:
1) Sistema de Fuerzas Colineales:
Son los sistemas en donde las fuerzas actúan sobre la misma dirección. Para obtener la resultante, se elige uno de los sentidos como positivo y luego las intensidades pueden sumarse o restarse.2) Sistema de Fuerzas Concurrentes:
Son fuerzas concurrentes aquellas cuyas rectas de acción se cortan en un mismo punto. Por ejemplo, dosbarcazas arrastrando un barco:
Para obtener la resultante de estos Sistemas se procede a
través de los métodos del Paralelogramo o de la Poligonal, ya visto en la Guía3
3) Sistema de Fuerzas Paralelas:
Se denominan así a aquellas fuerzas cuyas rectas de acción son paralelas entre sí. Pueden ser de igual o distinto sentido.- Actividad 3
3.1) ¿A que se denomina sistema de fuerzas? ¿Cómo se lo representa? ¿Cuáles son las características que se deben tener en cuenta al momento de representar las fuerzas?
3.2) Explica cuando se consideran fuerzas colineales y cuando son concurrentes, brinda un ejemplo para cada una.
3.3) ¿Cómo se llama el Sistema de fuerzas representado? Y ¿Cuál es el valor de la Resultante?
Directora: Ivana García
