OBJETIVO 5
FUERZA Y
DINÁMICA (Parte I)
U.E.P. Colegio Claret
Física 3er año
Has pensado alguna vez…………..
¿Qué mueve un barco de vela que navega por el mar?
¿Qué ocasiona la caída de una manzana de un árbol?
¿Cómo puede moverse un objeto?
¿Cómo levantas un objeto?
¿Qué ocurre si lanzas un objeto?
¿Y si pateas un objeto?
Las respuestas a las interrogantes anteriores ( y a muchas otras),
intentan ser respondidas con la
DINÁMICA
Parte de la física que se encarga del estudio del
movimiento, considerando las CAUSAS que lo
producen y sus EFECTOS.
Esta relación CAUSA-EFECTO permite
entender el concepto de
EJEMPLOS
CAUSA
La masa es atraída por su
propio peso debido a la
fuerza de gravedad
EFECTO
La masa deforma el resorte
EFECTO
El carrito está en movimiento
Si movemos un carrito de supermercado
EJEMPLOS
Aplicación de un
esfuerzo muscular
FUERZA
Es toda “causa” capaz de
modificar el estado de
movimiento o de reposo de un
cuerpo (EFECTO DINÁMICO) o
de producir
en él una deformación o cambio
en su forma estructural
(EFECTO DEFORMADOR)
¿Qué es?
¡IMPORTANTE!
Una fuerza aparece cuando comienza la acción y actúa mientras ésta sigue ejerciéndose. Si la acción cesa, la fuerza desaparece.
Las fuerzas tienen lugar en parejas.
La fuerza es producto de la interacción entre dos cuerpos. Los cuerpos NO tienen fuerza. La ejercen sobre otros cuerpos o la
La fuerza es una magnitud
VECTORIAL
Módulo (Intensidad o valor)
Dirección
Sentido
La fuerza se representa con un VECTOR, y
necesita conocerse su
PUNTO DE
APLICACIÓN
No se puede saber lo que puede hacer una
fuerza sin conocer su valor, dónde está
TIPOS DE FUERZAS
FuerzasFUERZAS DE CONTACTO
Son tipos de fuerzas en las que los
cuerpos que interactúan están físicamente
en contacto
Tienen su origen
a nivel atómico
Fuerza normal (contacto)
Fuerza de tensión
FUERZAS DE ACCIÓN A DISTANCIA
Son tipos de fuerzas en las que los cuerpos que interactúan
no se encuentran en contacto físico, pero son capaces de
empujarse o atraerse a pesar de su separación física
Rotación de los planetas
FUERZAS SEGÚN SU NATURALEZA
GRAVITACIONALES ELECTROMAGNÉTICAS NUCLEARES FUERTES
NUCLEARES DÉBILES
Fuerza de atracción entre
dos objetos con masa entre campos eléctricos y magnéticos. Depende Fuerza entre partículas cargadas. Producida de las cargas y es atractiva o repulsiva.
Mantienen protones y neutrones junto al núcleo atómico.
Son aquellas que producen la desintegración radiactiva de la materia
¿CÓMO MEDIR LAS FUERZAS?
Dinamómetro
Empleando un:Aprovechando la propiedad que tiene la fuerza de producir deformaciones en un resorte. Consiste en un
resorte que se estira al
colgarle un cuerpo, descubriendo una escala graduada donde se lee el peso correspondiente al cuerpo que
produce esa elongación.
Ley de Hooke
F = -k . x
F = fuerza aplicada sobre el resorte
x = alargamiento o desplazamiento del Resorte
k = constante de elasticidad que depende De cada resorte.
UNIDADES DE MEDICIÓN DE LAS FUERZAS
SISTEMA
UNIDAD
SÍMBOLO
DEFINICIÓN
c.g.s Dinas (𝑔.𝑐𝑚
𝑠2) Dyn Fuerza capaz de
comunicarle a la masa de 1g la aceleración de 1 𝑐𝑚𝑠2 M.K.S (Internacional) Newton (𝑘𝑔. 𝑚 𝑠2) N Fuerza capaz de comunicarle a la masa de 1 kg la aceleración de 1 𝑠𝑚2
Técnico Kilopondio y/o
Pondio Kp p Fuerza con que la Tierra es capaz de atraer a 1kg de masa ubicado al nivel
del mar y a 45º de latitud
Anglosajón Libra-fuerza lbf Fuerza que al actuar sobre una masa de 1 slug produce la aceleración de 1 𝑝𝑖𝑒𝑠2
1 𝑑𝑦𝑛 = 10
−5𝑁
1𝑁 = 10
5𝑑𝑦𝑛
1 𝑘𝑝 = 9,8𝑁
1𝑙𝑏𝑓 = 4,45𝑁
1𝑙𝑏𝑓 = 0,454𝑘𝑝
FUERZAS EQUILIBRADAS O BALANCEADAS
Considere un bloque en reposo sobre una mesa
La fuerza que la mesa ejerce sobre el bloque tiene la misma magnitud y dirección contraria que la fuerza con
que la Tierra atrae el bloque. Estas fuerzas están
balanceadas o equilibradas.
Estas fuerzas actúan simultáneamente sobre un cuerpo sin causarle aceleración.
UN CUERPO ESTÁ EN EQUILIBRIO CUANDO NO SE MODIFICA SU
ESTADO DE REPOSO O DE MOVIMIENTO
FUERZAS EQUILIBRADAS O BALANCEADAS
La fuerza que la persona de la derecha ejerce sobre la caja tiene la misma magnitud y dirección contraria que
la fuerza con que la persona de la izquierda la jala.
Reposo
En presencia de FUERZAS EQUILIBRADAS, si el cuerpo está en reposo, seguirá en reposo y si está moviendo seguirá moviéndose con velocidad constante.
FUERZAS NO EQUILIBRADAS O NO BALANCEADAS
Considere una caja deslizándose a la derecha sobre una mesa jalada por una fuerza F2 de mayor magnitud que
la fuerza F1.
Las fuerzas sobre la caja NO están balanceadas!
CUERPO ACELERADO
DIAGRAMAS DEL CUERPO LIBRE (DCL)
Los diagramas del cuerpo-libre son
gráficos
utilizados para mostrar las magnitudes relativas y
direcciones de las
fuerzas externas
que actúan
sobre un cuerpo, en una determinada situación.
Bloque moviéndose a la derecha por acción de una fuerza externa sobre una superficie rugosa.
DCL
Fext
Froce
Fmasa sobre el bloque
EJERCICIO DE DCL
El diagrama del cuerpo-libre de cuatro situaciones se muestran a continuación. En cada caso,
se conoce el valor de la fuerza neta. Sin embargo, la magnitud de algunas fuerzas individuales
no son conocidas. Analice cada situación individualmente para determinar la magnitud de la
fuerza desconocida.
MASA vs PESO
La MASA de un objeto se refiere a la cantidad demateria contenida por el objeto. Es una propiedad intrínseca de los cuerpos. No depende de ningún agente
externo. ES una magnitud ESCALAR.
El PESO es la cuantificación de la fuerza de gravedad actuando sobre un cuerpo. Es una magnitud
VECTORIAL. Posee dirección debido a g.
INERCIA
Resistencia que tienen los cuerpos a cambiar su estado de movimiento
Dificultad para mantenerse en pie cuando se va en el autobús y éste frena abruptamente
En el metro cuando se va a velocidad constante, no es necesario sostenerse para mantenerse de pie
Caída en moto a una alta velocidad. El conductor sale “disparado” hacia adelante