Dinámica. Clase 6 Física

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Dinámica

Clase 6 Física

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Concepto de fuerza

La fuerza se puede definir como la interacción entre dos cuerpos, para

que quede determinada debemos indicar que cuerpo está ejerciendo la

fuerza y sobre quien la ejerce. Además debemos conocer su valor, es

decir su módulo, en qué dirección y en qué sentido se aplica. Por tanto se

puede decir que la fuerza es una magnitud vectorial.

La unidad de medida de fuerza es el Newton (N)

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fuerzas importantes

Es aquella que se ejerce sobre un cuerpo por efecto de la gravedad de otro cuerpo, como por ejemplo la tierra. Esta fuerza es ejercida sin que haya necesidad de contacto entre los cuerpos, a esto le llamamos acción a distancia. Entonces podemos decir que todo cuerpo en presencia de gravedad, está sometido a una fuerza peso.

Es aquella fuerza que ejerce una superficie cualquiera sobre un cuerpo. Esta fuerza tiene igual magnitud que el peso

1 . F u e r z a p e s o ( P )

_{2 . F u e r z a n o r m a l ( N )}

IMPORTANTE

:

siempre está

dirigida hacia el centro de la

tierra.

IMPORTANTE

: siempre

actúa perpendicular a la

superficie, exceptuando

sólo en el caso que el

plano sea horizontal y sin

existencia de otra fuerza

vertical

F

_normal

F

peso

P =

m

· g

m: masa del cuerpo

g: aceleración de gravedad, su valor aproximado es 9,8 m/s2

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Es aquella fuerza que ejerce una cuerda sobre un cuerpo (se

desprecia la masa de las cuerdas en análisis de problemas y son

inextensibles). La tensión siempre es ejercida por la cuerda en los dos extremos, estos valores siempre son de magnitud igual, por ello en la

cuerda la tensión es solo una.

Es ejercida por la superficie sobre un cuerpo de forma paralela a la superficie. Se opone al movimiento de los cuerpos sobre una

superficie, lo cual se debe a pequeñas irregularidades en la superficie de contacto.

3 . T e n s i ó n ( T )

4 . F u e r z a d e f r i c c i ó n o r o c e

Un cuerpo en reposo sobre una superficie rugosa horizontal, y no se ejerce fuerza para moverlo (no hay fuerza de roce).

Cuando se aplica una fuerza, aparecerá en la misma dirección, pero en sentido contrario la fuerza de fricción. Si este mismo cuerpo continúa sin moverse indica que el valor del roce es de igual magnitud a la fuerza aplicada.

f_e = 𝜇e! N

La fuerza de roce estática (fe)es aquella que actúa cuando el cuerpo está en reposo . Si la fuerza aplicada aumenta su valor y el cuerpo sigue en reposo, isignifica que el roce también ha

aumentado su valor en igual cantidad.

Valor límite

En caso de que el valor de F sea superior a la fuerza de roce estático máxima, se da una fuerza de fricción cinética (fc), lo cual

quiere decir que el cuerpo esta en movimiento, esta fuerza es de valor constante.

f_c = 𝜇_c ! N

𝜇c=Coeficiente de roce cinético

𝜇e=Coeficiente de roce estático

T m

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Diagrama de

cuerpo libre

Diagrama de cuerpo libre

consiste en mostrar todas las

fuerzas que se ejercen sobre

el cuerpo (no se consideran

las fuerzas internas del

cuerpo ni las que el cuerpo

ejerce sobre otros).

Normal

Tensión

Froce

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Principios de

Newton

(7)

—SOMEONE FAMOUS

“Un cuerpo permanecerá en reposo o en

movimiento rectilíneo uniforme (MRU), a

menos que una fuerza externa actúe

sobre él. ”

Principio de

inercia

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—SOMEONE FAMOUS

“Siempre que una fuerza no equilibrada actúa

sobre un cuerpo, en la dirección y sentido de la

fuerza se produce una aceleración, que es

directamente proporcional a la fuerza e

inversamente proporcional a la masa del

cuerpo.”

Principio de

aceleración

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—SOMEONE FAMOUS

“Cuando un cuerpo A ejerce una fuerza

sobre un cuerpo B, éste reacciona sobre

A con una fuerza de igual magnitud, igual

dirección y de sentido contrario.”

Principio de

acción y

reacción

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Momentum lineal o

cantidad de movimiento

Es una cantidad vectorial, con misma dirección y sentido que el vector velocidad ( v )

Su unidad de medida es: Kg m/s

v p

m

La unidad de medida es:

Aca I es un vector que tiene igual dirección y sentido que F: I t1 t2 F F --- ---t = ---t2- ---t1 I = F × t N × s

P = m × v

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Relación momentum lineal e impulso

En la siguiente imágen un cuerpo de

masa m, se mueve a una velocidad v

₁

;

una fuerza F constante actúa durante

un periodo de tiempo t, veremos que

hay una variación en la velocidad,

pasando a tener una v

₂

en el final del

intervalo

---Por la relación anterior surge la fórmula:

Representa el impulso I que recibió el cuerpo

Representa la cantidad de movimiento del cuerpo, p2 , al final del intervalo t

Representa la cantidad de movimiento del cuerpo, p2, al inicio del intervalo t

Entonces, la relación es: el impulso es el responsable de la variación del momentum del cuerpo

v₁ v₂ F F F × t m × v1 m × v₂ F × t = m × v2 – m × v1 I = p₂– p₁ I = p

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F u e r z a s i n t e r n a s y e x t e r n a s

Son las fuerzas que actúan sobre un sistema de partículas

→fuerza interna:cuando una partícula del sistema ejerce una fuerza sobre otra del mismo sistema . Estas pueden producir variaciones en la cantidad de movimiento de las partículas del sistema pero no en el sistema completo

→fuerza externa: cuando la fuerza es ejercida por un agente externo al sistema

C h o q u e s e n u n a d i m e n s i ó n

● Choques elásticos: cuando los cuerpos al colisionar no sufren modificaciones permanentes durante el impacto o cuando se conserva su energía cinética. Ej.: bolas de billar al golpearse

● Choques inelásticos: los cuerpos al golpearse se deforman y no mantienen su energía cinética, ej.: choque de autos

● Choque perfectamente inelástico: cuando al colisionar 2 cuerpos se mantienen unidos, ej.: péndulo

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Principio de conservación del momentum lineal en

los choques

Cuando no hay fuerzas externas netas sobre el sistema, se conserva la cantidad de movimiento del sistema.

Entonces, la cantidad de movimiento en un sistema de cuerpos que colisionan, inmediatamente antes de la colisión, es igual a la cantidad de movimiento, inmediatamente después del choque, independiente del tipo de choque que ocurra entre dichas partículas.

ANTES DESPUÉS DURANTE v_1A v_2A m₂ m1 m1 m2 F₁₂ ! t F₂₁ ! t v2D v_1D m1 m2

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Consideremos una colisión directa entre las masas m1 y m2, como lo muestra la imagen anterior y

supongamos que las superficies están libres de fricción. Indicamos sus velocidades antes del impacto v_1A y v_2A y después del impacto como v_1D y v_2D. Los impulsos que se ejercen mutuamente los cuerpos, son de igual magnitud pero de signos contrarios, ya que actúan en sentido opuesto. El intervalo de tiempo transcurrido, durante el choque, es el mismo para ambos cuerpos y se cumple que F₁₂ = -F₂₁, de modo que

La suma vectorial de los momentum de cada partícula, antes del choque, es igual a la suma vectorial de los momentum, después del choque. Por lo tanto se cumple que

● El impulso del cuerpo 1 sobre el cuerpo 2 es I₁₂

● El impulso del cuerpo 2 sobre el cuerpo 1 es I21

I

12

= -I

21

F

₁₂

" t = -F

₂₁

" t

m1 ! v1A+ m2 ! v2A= m1! v1D+ m2 ! v2D

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1. Un cuerpo A y uno B, cuelgan de una polea, por medio de una cuerda. Dichos cuerpos tienen igual masa, y A sube, mientras B baja. En relación a esto se puede afirmar:

I) El momentum del sistema es de medida 0 II) Los dos cuerpos tienen igual momentum III) Cada uno tiene momentum cero

A) Solo II B) Solo I C) Solo I y II D) Solo II y III E) Solo I, II y III A B

Ejercicios

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2. Cuando una hoja de papel cae al suelo producto de la fuerza de gravedad, estaría bien afirmar que :

A) el peso de la hoja es ejercido por ella misma, por ello, en este caso no hay fuerza de reacción.

B) la hoja de papel ejerce una fuerza de igual magnitud sobre la Tierra.

C) la fuerza de reacción a la fuerza de gravedad sobre la hoja, es insignificante comparada con la fuerza de acción.

D) la hoja al caer está sometida a dos fuerzas. E) la hoja no ejerce ninguna fuerza sobre la Tierra.