FUERZA: Toda causa capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de los cuerpos o de deformarlos ELEMENTOS: - PUNTO DE APLICACIÓN: Lugar donde se aplica la fuerza
- DIRECCIÓN: Línea en la que se encuentra la fuerza - SENTIDO: Orientación de la fuerza
- MÓDULO O INTENSIDAD: Valor de la fuerza
REPRESENTACIÓN: Las fuerzas se representan con vectores (segmento orientado)
EFECTOS
ESTÁTICO: Son las deformaciones (cambio de forma)
a) PLÁSTICAS: El cuerpo no recobra la forma primitiva el cesar la fuerza. Ej: plastilina, arcilla. b) ELÁSTICAS: El cuerpo recobra la forma primitiva al cesar la fuerza. Ej.: goma, muelle, globo Pueden ser por: - alargamiento o tracción (estirando)
- torsión o retorcimiento (retorciendo)
- compresión o compresibilidad (comprimiendo) - flexión (doblando)
DINÁMICO: Son los movimientos
MEDIDA DE FUERZAS; Las fuerzas se miden con el dinamómetro.
El dinamómetro se fundamenta en la ley de Hooke: “Las fuerzas y las deformaciones producidas en un cuerpo elástico son directamente proporcionales”
(N/m) L F K K ; L´ F´ L F : resulta medios los permutando ; K L´ L F´ F MAGNITUDES FUNDAMENTALES
SISTEMAS DE MEDIDA LONGITUD MASA TIEMPO
M.K.S. (S.I.) Metro Kilogramo Segundo
C.G.S. (CEGESIMAL) Centímetro Gramo Segundo
TERRESTRE (TÉCNICO) Metro u.t.m. Segundo
TEMA: LAS FUERZAS
F U E R Z A S - CONCEPTO - ELEMENTOS - REPRESENTACIÓN - EFECTOS - MEDIDA
- UNIDADES DE FUERZA. EQUIVALENCIAS - MISMA DIRECCIÓN - SISTEMAS DE FUERZAS - PARALELAS - ANGULARES O CONCURRENTES - ESTÁTICO: DEFORMACIONES - DINÁMICO: MOVIMIENTOS - PLÁSTICAS - ELÁSTICAS - MISMO SENTIDO - SENTIDO CONTRARIO - MISMO SENTIDO
- SENTIDO CONTRARIO. PAR DE FUERZAS
Punto de aplicación Dirección Sentido Módulo o intensidad
d d´ UNIDADES DE FUERZA: M.K.S. Newton (N) C.G.S. Dina TERRESTRE Kilopondio (Kp) EQUIVALENCIAS: 1 Kp = 9´8 N 1 N = 105 dinas 1 Kp = 9,8 · 105 dinas
SISTEMAS DE FUERZA: Son las fuerzas que actúan sobre un cuerpo COMPONENTES: Cada una de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo RESULTANTE: Fuerza que equivale y sustituye a las componentes EQUILIBRANTE: Fuerza que anula a la resultante
A) FUERZAS DE LA MISMA DIRECCIÓN Y DEL MISMO SENTIDO
La resultante es otra fuerza de la misma dirección y sentido de las componentes y su intensidad es igual a la suma de las intensidades de las componentes
R = F1 + F2
B) FUERZAS DE LA MISMA DIRECCIÓN Y SENTIDO CONTRARIO
La resultante es otra fuerza de la misma dirección de las componentes, sentido el de la mayor y su intensidad es igual a la diferencia de las intensidades de las componentes
C) FUERZAS PARALELAS DEL MISMO SENTIDO
La resultante es otra fuerza paralela a las componentes, sentido el de las componentes y su intensidad es igual a la suma de las componentes
d
: ( 9,8 x 105)
Estas unidades se definirán más adelante
N Kp dina X 9,8 X 105 : 9,8 : 105 X 9,8 x 105 F1 F2 R = F2 - F1 F1 F2 F1 F2
Para hallar gráficamente la resultante:
1.- Trasladamos la componente mayor sobre la menor 2.- Trasladamos la componente menor sobre la mayor
invirtiéndola
3.- Unimos los extremos de las fuerzas trasladadas 4.- El punto de aplicación se encuentra donde la recta
que une los extremos de las fuerzas trasladadas cor-ta a la reccor-ta que une los puntos de aplicación
R = F1 + F2 En este sistema de fuerzas se cumple que: F1 · d = F2 · d´
d´ D) FUERZAS PARALELAS DE SENTIDO CONTRARIO
La resultante es otra fuerza paralela a las componentes, sentido el de la mayor y cuya intensidad es igual a la diferencia de las intensidades de las componentes
E) PAR DE FUERZAS
Es un caso particular de las fuerzas paralelas de sentido contrario en el que las dos compentes son iguales. La resultante el nula y produce un efecto de giro o rotación
F2
F1
F) FUERZAS ANGULARES O CONCURRENTES:
Se llaman fuerzan angulares porque forman ángulo y concurrentes porque sus puntos de aplicación concurren (coinciden en un punto)
CASOS: 1.- Cuando son dos las componentes (PARALELOGRAMO DE FUERZAS)
2.- Cuando son más de dos las componentes (POLÍGNO DE FUERZAS)
3.- Cuando son dos las componentes y forman ángulo recto:
La resultante se puede hallar numéricamente aplicando el teorema de Pitágoras
F F1 R F1 F2 F2 F3 F4 F1 F2 F3 F4 R F1 F2 F3 F4 R F1 F2 F1 F2
Para hallar gráficamente la resultante: Se sigue el mismo proceso que en el caso anterior
1.- Trasladamos la componente mayor sobre la menor
2.- Trasladamos la componente menor sobre la mayor invirtiéndola
3.- Unimos los extremos de las fuerzas trasla-dadas
4.- El punto de aplicación se encuentra donde la recta que une los extremos de las fuer-zas trasladadas corta a prolongación de la recta que une los puntos de aplicación
En este sistema de fuerzas se cumple que: F1 · d = F2 · d´ F1 F2 R = F2 - F1 d Par de fuerzas R = 0 Efecto: giro
La resultante es la diagonal que pasa por el punto de aplica-ción de las componentes
2 2 F 2 1 F R
CUESTIONES:
1.- ¿Qué tienes que hacer para doblar un alambre, estirar un muelle o poner un cuerpo en movimiento? 2.- Define la magnitud empleada en el ejercicio anterior
3.- Los efectos que reciben las fuerzas ¿qué nombres reciben?. Indica cuál es cada uno de ellos
4.- Aplicamos una determinada fuerza a un cuerpo. Nombra los factores de los que depende el efecto que pro-duce
5.- Representa gráficamente una fuerza e indica en la figura todos sus elementos 6.- Completa:
El punto “donde” se aplica la fuerza es ….. La recta “ por donde” va la fuerza es …. El lugar “hacia donde” va la fuerza es … El valor de la fuerza “cuánto vale” es … 7.- Indica cuándo dos fuerzas son opuestas
8.- ¿Qué entiendes por deformación?¿Qué son sólidos rígidos? ¿Qué son sólidos elásticos?
9.- Nombra las clases de deformaciones que conozcas y qué nombres reciben los cuerpos según sea la que ex-perimentan
10.- ¿Sabes si existe alguna relación entre las fuerzas que actúan sobre un cuerpo elástico y las deformaciones producidas?. Escribe su enunciado y exprésala mediante una fórmula.
11.- Indica qué es un dinamómetro y en qué está basado 12.- Ventajas e inconvenientes de los dinamómetros 13.- ¿Qué entiendes por sistema de fuerzas?
14.- Sobre un cuerpo actúan dos fuerzas de la misma dirección, el mismo módulo y sentidos opuestos ¿qué le ocurre al cuerpo? ¿qué consecuencias podemos deducir?
15.- ¿Qué entiendes por resultante de un sistema de fuerzas? 16.- ¿Qué entiendes por equilibrante de un sistema de fuerzas?
17.- ¿Cuánto vale la equilibrante de dos fuerzas iguales y opuestas? ¿Por qué? PROBLEMAS
1.- Indica: a ) cuántos kp son 490 N, b) cuántos N son 5.000 pondios c) cuántas dinas son 25 N d) cuán-tos kp son 98.000 dinas
2.- Un muelle ha experimentado un alargamiento de 8 cm al actuar sobre él una fuerza de 5 kp. ¿Qué alarga-miento experimentará si aplicamos una fuerza de 7 kp?
3.- Un dinamómetro experimenta un alargamiento de 6 cm al aplicarle una fuerza de 3 kp. ¿qué fuerza habrá que aplicarle para que el alargamiento sea 8 cm?
4.- Dos vectores de 3 y 8 cm de longitud representan dos fuerzas. Di cuál es la intensidad de las mismas si cada 2 cm representan un newton
5.- Al aplicar diversas fuerzas a un muelle se han obtenido los siguientes resultados:
Fuerzas en N 100 200 300 400 500 600
Alargamiento en mm 5 10 15 20 25 30
a) ¿Es perfectamente elástico el muelle? ¿Por qué?
b) Con los valores del cuadro anterior, haz la representación gráfica del comportamiento del muelle. c) Calcula la elongación del muelle al aplicarle una fuerza de 350 p.
d) Calcula la fuerza que produciría un alargamiento de 27 mm
6.-¿Qué fuerza hay que aplicar a un muelle para que aumente 60 cm su longitud?
7.- Al aplicar a cierto muelle una fuerza de 3 N se ha alargado 60 cm. Halla la constante K
8.- Un resorte mide 1 m de longitud; su constante K vale 2 N/m,; se le aplica una fuerza de 5 N ¿Cuál será ahora su longitud?
9.- Al aplicar a un muelle una fuerza de 2 N su longitud aumente 40 cm. Halla el valor de la constante 10.- Un muelle se ha estirado 50 cm al plicarle una fuerza de 5 N ¿Cuál es el valor de la constante K? 11.- Un muelle cuya K vale 6 N/m mide 120 cm. ¿Cuánto mediría al aplicarle una fuerza de 3 N?
12.- Un muelle mide 280 cm después de haberle aplicado una fuerza de 4 N; ¿Cuánto mide antes de aplicarle esa fuerza?
13.-¿Qué peso habrá que aplicar a un muelle de 40 cm para que se duplique su longitud si la constante es de 3 N/m?
14.- Sobre un cuerpo actúan en sentido Este tres fuerzas de 5, 12 y 20 kp. Indica módulo y sentido de la resultante 18.- Halla gráfica y numéricamente la resultante y la equilibrante de un sistema de fuerzas cuyas intensidades son
6 y 8 N respectivamente y forman a) un ángulo de 90º
b) un ángulo de 180º c) un ángulo de 360º
19.- Dos fuerzas paralelas de 12 y 36 Nw respectivamente, distan entre sí 14 dm. Halla gráfica y numéricamente el valor de la resultante y su distancia a cada una de las componentes
a) cuando actúan en el mismo sentido b) cuando actúan en sentido contrario
20.- Calcula gráfica y numéricamente la equilibrante del siguiente sistema:
20.- Tres fuerzas aplicadas a un mismo punto se equilibran, Dos de ellas valen 24 y 7 Kp respectivamente y for-man ángulo recto. Determina gráfica y numéricamente la intensidad y dirección de la tercera
21.- Dos hombres sostienen un peso de 100 kp situado en una barra a 60 cm del primero y 40 cm del segundo. Representa gráficamente el sistema y calcula el peso que soporta cada uno
F1 = 6 Kp
