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FÍSICA Y QUÍMICA UNIDAD 5: FUERZAS Y MOVIMIENTOS

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Academic year: 2021

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3º Curso Educación Secundaria Obligatoria Curso académico 2017/2018

FÍSICA Y QUÍMICA

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ÍNDICE DE CONTENIDOS

3º Curso Educación Secundaria Obligatoria Curso académico 2017/2018

1. ¿Qué es la fuerza?

1.1. Carácter vectorial de la fuerza 1.2. Efectos de las fuerzas

2. Tipos de fuerzas

3. Composición de fuerzas: fuerza neta 4. Fuerzas “cotidianas” 4.1. El rozamiento 4.2. El peso 4.3. La normal 4.4. La tensión 4.5. Fuerza elástica

5. Deformaciones elásticas. Ley de Hooke 6. Movimientos

6.1. Sistema de referencia y posición 6.2. Trayectoria

6.3. Espacio recorrido 6.4. Velocidad media 6.5. Aceleración

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1. ¿QUÉ ES LA FUERZA?

¿Tiene fuerza?

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1. ¿QUÉ ES LA FUERZA?

Unidad en la que se mide la fuerza:

En el SI la fuerza se mide en Newton (N).

Un Newton es la fuerza que, al ser aplicada a un cuerpo de 1 kg de masa, le comunica una aceleración de 1 m/s2 (cada segundo, su velocidad varía 1 m/s)

Otra unidad que se suele emplear es el kilogramo fuerza (kg-f) o kilopondio

(kp). 1 kg-f = 1 kp = 9.8 N.

Es importante tener en cuenta que los cuerpos no tienen fuerza, sino que la ejercen. Por tanto, para que “exista fuerza”, tiene que haber interacción

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1. ¿QUÉ ES LA FUERZA?

1.1. Carácter vectorial de la fuerza

Punto de

aplicación

Intensidad

Dirección

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1. ¿QUÉ ES LA FUERZA?

1.1. Carácter vectorial de la fuerza

- El efecto que una fuerza tiene sobre un cuerpo no solo depende de la intensidad

de ésta (módulo), sino también de la dirección, sentido y el punto desde el que se aplique. Por ello, se dice que la fuerza es una magnitud vectorial.

- Por tanto, para representar las fuerzas se utilizan segmentos orientados (“flechas

a los que llamamos vectores. Los vectores indican la dirección y el sentido en el que se aplica la fuerza, así como su intensidad (proporcional a la longitud del segmento, cuanto mayor longitud, más intensa es la fuerza).

La longitud del vector (flecha) indica su intensidad. A dicha longitud la llamaremos módulo. Ej.: F = 2 N

Sentido: hacia donde indica la punta

Dirección: la recta sobre la que está dibujada

Puede tener la misma dirección y distinto sentido

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1. ¿QUÉ ES LA FUERZA?

1.2. Efectos de las fuerzas

Cambios en el estado de movimiento:

• Si un cuerpo que está en reposo comienza a moverse, es porque se le ha aplicado una fuerza. Del mismo modo, cuando un cuerpo que está en movimiento empieza a moverse más rápido (acelera), más despacio (desacelera) o cambia de dirección, es porque alguna fuerza ha actuado o está actuando sobre él.

Deformaciones:

• Según el grado/tipo de deformación que experimentan los cuerpos cuando se le aplica una fuerza, éstos se clasifican en:

Cuerpos elásticos: son aquellos que, una vez cesa la fuerza que origina la deformación, recuperan su forma original (siempre y cuando no se supere el límite de elasticidad). Ej.: un muelle; una goma elástica, etc.

Cuerpos plásticos: son aquellos que, una vez cesa la fuerza que origina la deformación, permanecen deformados. Ej.: la plastilina; la arcilla.

Cuerpos rígidos: son aquellos que no se deforman. Si la fuerza que se aplica es muy intensa (supera el límite de ruptura) pueden llegar a “romperse”. Ej.: un bolígrafo.

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2. TIPOS DE FUERZAS

- Aunque existen diferentes criterios para clasificar las fuerzas, lo más común es hacerlo según si existe necesidad o no de que el cuerpo que la ejerce, entre en contacto con el cuerpo sobre el que se ejerce. Atendiendo a dicho criterio, las fuerzas se clasifican en:

Fuerzas por contacto: cuando es necesario que exista contacto entre los cuerpos. Ej.: cuando empujas un objeto., cuando golpeas una pelota, etc.

Fuerzas a distancia: cuando el contacto no es necesario. Ej.: la atracción de los imanes, fuerzas gravitatorias, etc.

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3. COMPOSICIÓN DE FUERZAS: FUERZA NETA

- Sobre un cuerpo pueden actuar varias fuerzas simultáneamente, y el efecto total que producen en la suma de los efectos individuales. Se habla así de fuerza resultante o neta:

La fuerza resultante o neta es la que se obtiene al componer (sumar) todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo

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3. COMPOSICIÓN DE FUERZAS: FUERZA NETA

¿

Qué ocurre cuando las fuerzas que se aplican no van no “van” en la misma dirección?

- El estudio de fuerzas aplicadas en distinta dirección y en plano inclinado no es objeto de este curso.

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4. FUERZAS “COTIDIANAS”

4.1. Fuerza de rozamiento

¿

Qué es más fácil, deslizarse por una pista de hielo o por una carretera de asfalto? - Cuando un cuerpo se desliza sobre otro se aprecia una resistencia al movimiento, tanto mayor cuanto menos pulidas sean las superficies de los cuerpos que están en contacto.

- Esto se debe a que estas superficies tienen “irregularidades” que, al deslizar una sobre la otra, hacen de “anclaje” originando lo que se denomina como fuerza de rozamiento, la cual posee la siguientes características:

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5. FUERZAS “COTIDIANAS”

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4. FUERZAS “COTIDIANAS”

4.1. Fuerza de rozamiento

- Teniendo en cuenta todo lo que hemos dicho, podríamos pensar que la existencia de la fuerza de rozamiento siempre tiene consecuencias negativas. Ej.: a mayor rozamiento, mayor consumo de combustible en los vehículos.

- Sin embargo, las fuerzas de rozamientos también tienen sus “aspectos positivos”

pues, sin la existencia de las mismas, actividades tan sencillas como caminar o detener un vehículo haciendo uso del sistema de frenos no podrían llevarse a cabo.

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4. FUERZAS “COTIDIANAS”

4.2. El peso

¿Es correcto decir “peso 65 kg”?

- Para calcular el peso de un cuerpo, multiplicamos su masa por la aceleración de la gravedad:

P = m ∙ g

- P = peso (N)

- m = masa del cuerpo (kg)

- g = aceleración de la gravedad (N/kg) En el caso de la Tierra, 9,8 N/kg

- Masa y peso son dos magnitudes distintas. Los cuerpos tienen masa (que en el SI se mide en Kg) y, debido a ello, tienen peso (que se expresa en N en el SI). El peso de un cuerpo en la Tierra (o cualquier astro), es la fuerza gravitatoria con la que ésta lo atrae.

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4. FUERZAS “COTIDIANAS”

4.2. El peso

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4. FUERZAS “COTIDIANAS”

4.3. La normal

- Si colocamos un objeto sobre una superficie, por ejemplo, un libro sobre una mesa, ésta ejerce una fuerza contraria al peso, que “lo sujeta” (“evita que se hunda”). Esta fuerza recibe el nombre de normal, N.

- La fuerza normal, es perpendicular a la superficie de contacto.

La mesa ejerce una fuera, contraria al peso, que “sujeta” al libro. Es la fuerza normal, debida a la impenetrabilidad de la materia.

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4. FUERZAS “COTIDIANAS”

4.4. Tensión / 4.5. Fuerza elástica

Tensión

- Cuando trasladamos un cuerpo tirando de él con cuerdas o cables, o lo colgamos de ellos, estos se tensan. En estos casos, la fuerza que hacemos se transmite al cuerpo a través de las cuerdas o cables, que están sometidos a una fuerza que llamamos tensión, T.

Fuerza elástica

- Un cuerpo elástico (pensemos en un muelle) deformado tiende a recuperar su forma original, ejerciendo una fuerza opuesta a la que lo deforma. Esta fuerza se denomina fuerza elástica o recuperadora.

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5. DEFORMACIONES ELÁSTICAS. LEY DE HOOKE

- En los cuerpos elásticos, existe una relación directa entre la fuerza aplicada y la deformación que estos experimentan. La deformación producida es directamente proporcionales a la fuerza aplicada.

K ∙ ∆l

F =

Ley de Hooke

- F = fuerza (N)

- K = constante elástica (N/m)

- El valor de K (constante elástica) depende de cada muelle.

- ∆l = variación de longitud (m)

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6. MOVIMIENTOS

6.1. Sistema de referencia y posición

¿En qué nos basamos para decir que un objeto está parado o en movimiento?

Por ello, tal y como se muestra en la siguiente diapositiva, se dice que

el

movimiento es relativo

. Es decir,

un objeto estará o no en movimiento en

función del sistema de referencia que se tome

(piensa en el edificio en el que

vives, para ti está en reposo, pero, ¿y para un astronauta que lo viera desde el

espacio (si fuera posible)?

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6. MOVIMIENTOS

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6. MOVIMIENTOS

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6. MOVIMIENTOS

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6. MOVIMIENTOS

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5. MOVIMIENTOS

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6. MOVIMIENTOS

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6. MOVIMIENTOS

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