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GUÍA DE APRENDIZAJE - FÍSICA - SEGUNDO MEDIO

LAS FUERZAS

Instrucciones: Desarrolle los ejemplos de la guía de aprendizaje relacionada con las fuerzas en su cuaderno, ya que le serán de

gran utilidad para resolver su trabajo evaluado. Consulte su texto de Física en las Páginas 144 a la 159.

Dirección electrónica: https://www.youtube.com/watch?v=IJI-T9MiKIY

Es un video explicativo de la materia de las Fuerzas que refuerza los contenidos involucrados en la clase virtual del profesor o

para aquellas alumnas que no comprendieron algunos contenidos explicados en la clase.

Caída libre y lanzamiento vertical

Todos los cuerpos al ser soltados libremente son atraídos hacia el centro de la Tierra y si no se considera el roce del

aire, adquiere un movimiento acelerado y la aceleración se llama aceleración de gravedad que se simboliza con la

letra “g” cuyo valor a nivel del mar es de g=9,8m/s2 y se puede aproximar a g=10m/s2

Como la caída libre y el lanzamiento vertical son movimientos uniformemente acelerados, las fórmulas para calcular

la caída libre y el lanzamiento vertical son las mismas, pero se cambia la aceleración “a” por la aceleración de

gravedad “g” y la distancia “d” por la altura “h o Y”.

Para el siguiente formulario, recordar que:

𝑉𝑓: Velocidad final 𝑉𝑖: Velocidad inicial 𝑔: aceleración de gravedad 𝑡: tiempo

𝑌: Altura 𝑌𝑖: Altura inicial 𝑌𝑓: Altura final

𝑉𝑓 = 𝑉𝑖 + 𝑔 ∙ 𝑡 , en caída libre 𝑉𝑖 = 0, por lo que, 𝑽𝒇 = 𝒈 ∙ 𝒕

𝑉𝑓2 = 𝑉𝑖

2 + 2 ∙ 𝑔 ∙ 𝑌, en caída libre 𝑉𝑖 = 0, entonces 𝑽𝒇𝟐 = 𝟐 ∙ 𝒈 ∙ 𝒀, luego 𝑽𝒇 = √𝟐 ∙ 𝒈 ∙ 𝒀

𝑌𝑓 = 𝑌𝑖 + 𝑉𝑖 ∙ 𝑡 +1

2∙ 𝑔 ∙ 𝑡2, la altura será, 𝒀𝒇 =

𝟏

𝟐∙ 𝒈 ∙ 𝒕𝟐 o también 𝒀 =

𝑽𝒇𝟐

𝟐∙𝒈

Para calcular el tiempo las formulas serán: 𝒕 =𝑽𝒇

𝒈 o también 𝒕 = √

𝟐∙𝒀

𝒈

EJEMPLOS DESARROLLADOS

Ejemplo1)

¿Qué altura tiene un puente si al soltar una piedra desde él, demora un tiempo de 4s en llegar al agua, g=10m/s2?

Y=? Fórmula: Y=1/2 . g.(t)2

g=10m/s2 Y=1/2 . 10m/s2 . (4s)2 luego 1/2= 0,5 y (4s)2= 4s.4s= 16s2

t= 4s Y= 5m/s2 . 16 s2

Y= 80m es la altura del puente, los s2 se simplifican.

Ejemplo2)

¿A qué altura llegó un cuerpo que fue lanzado verticalmente con una velocidad de 20m/s, si g=10m/s2?

Y=? Fórmula: Y= V2/(2.g)

V=20m/s Y= (20m/s)2 / (2. 10m/s2)

g=10m/s2 Y= 400 m2/s2: 20m/s2

Y= 20m que es la altura.

Ejemplo3)

¿Cuánto tiempo demora un cuerpo en caer de una altura de 125m si g=10m/s2?

t=? Fórmula: t= √(2. 𝑦/𝑔)

Y=125m t= √(2 ∙ 125𝑚)/10𝑚/𝑠2

g=10m/s2 t= √250𝑚 / 10𝑚/𝑠2

t= √25 𝑠2

t= 5s

Ejemplo4)

¿Con qué velocidad llegó un cuerpo al suelo que fue soltado de una altura de 5m si g=10m/s2?

Vf=? Fórmula: Vf= √(2 ∙ 𝑔 ∙ 𝑌)

Y= 5m Vf= √(2 ∙ 10𝑚/𝑠2 ∙ 5𝑚)

g=10m/s2 Vf= √(100𝑚2/𝑠2)

Vf=10m/s

Ejemplo5)

¿Con que velocidad llega un cuerpo al suelo que demora un tiempo de 8s, si g=10m/s2?

Vf=? Fórmula: Vf= g.t

t=8s

g=10m/s2

Ejemplo6)

A una alumna se le cae la goma al piso desde su mesa de 1metro de alto. Al darse cuenta de esta situación, afirma que si la goma hubiera caído desde la mitad de la altura (0,5m), entonces esta demoraría la mitad del tiempo en caer. ¿Es correcta esta afirmación si g=10m/s2?

t1=? T1= Raíz(2.Y/g)

g=10m/s2

Y=1m

t2=? T2= Raíz(2.Y/g)

Y= 0,5m

LAS FUERZAS

LAS FUERZAS Y SUS EFECTOS

Una fuerza es la manifestación de una interacción o acción mutua entre dos o

más cuerpos y que no es una propiedad intrínseca de ellos. Un cuerpo por sí

solo no posee fuerza. Todos los cuerpos al ser sometidos a una fuerza pueden

experimentar cambios en su forma.

Efectos en su forma:

a) Momentánea (elástico, resorte, etc.)

b) Permanente (Plastilina, alambre, papel, etc.)

Ejemplo7) En la siguiente figura, la fuerza aplicada a un globo produce un cambio o des formación:

A) Permanente B) Momentánea

C) Se desforma D) No se recupera

Ejemplo8) En la siguiente figura, la fuerza aplicada a una lata de bebida produce un cambio o des formación:

A) Permanente B) Momentánea

B) No se desforma D) Se recupera

Ejemplo9) Daniel necesita encontrar un material que, al aplicarle una fuerza, sufra una deformación momentánea. ¿Qué puede utilizar?

A) Un alambre de cobre. B) Plastilina.

C) Un elástico D) Un papel.

Efectos en el estado de movimiento de un cuerpo

Si la fuerza actúa:

a) En el mismo sentido del movimiento aumenta su velocidad

b) En sentido contrario disminuye su velocidad

c) En una dirección diferente al movimiento cambia su

dirección.

Ejemplo10) Daniel dibuja las fuerzas que actúan sobre un carro, como se muestra a continuación. ¿Cuáles de las fuerzas tienen igual sentido?,

A) En todas B) En Ninguna

C) F1 y F3 D) F1 y F2

Representación de una fuerza

Una fuerza es una magnitud vectorial, se representa por una flecha se simboliza por “F” y se mide en Newton (N)

1 Newton es la fuerza necesaria para cambiar en 1seg a un cuerpo de 1Kg su rapidez de 1m/seg.

1N= 1Kg.m/Seg2

La Fuerza Neta ( Fn ): Se puede calcular sumando o restando

a) En el mismo sentido se suman

b) En sentido opuesto se restan

Ejemplo11) Sobre tres cajas se aplican las fuerzas que se muestran en la imagen: ¿ En cuál de las figuras la caja se

mueve a la izquierda?

A) Figura C B) Figura B

C) Figura A D) Ninguna

Fuerza Peso (P)

La fuerza peso es la fuerza con que la Tierra atrae a los cuerpos, se simboliza por “P” y se calcula

por:

P= m·g ; P= Peso (N) ; m=masa (Kg) ; g= aceleración de gravedad (10m/seg2)

Ejemplo12) ¿Cuál será la fuerza peso con que la tierra atrae a un cuerpo de 60Kg de masa si g =10 m/seg2?

P=? Fórmula: P= m∙g

m=60Kg P= 60Kg ∙ 10m/s2

g=10m/s2 P= 600 Newton

La Fuerza Normal

Corresponde a la fuerza que toda superficie ejerce sobre un cuerpo que se encuentra apoyado en ella, y su dirección es siempre perpendicular a la superficie, de allí su nombre (normal = perpendicular), se simboliza por N

Cuando la superficie es horizontal, la fuerza normal tiene la misma magnitud y dirección que el peso, pero sus

sentidos son opuestos.

N= P = m· g

Si la superficie de apoyo está inclinada, la dirección del peso y la normal son diferentes. Además, la magnitud de la

fuerza normal es menor que la del peso.

N< P

Cuando la superficie es vertical, la fuerza normal tiene la misma magnitud que la fuerza aplicada, en forma

perpendicular a la superficie vertical, sobre el cuerpo.

N= P = m·g

Ejemplo13) ¿Cuál será la fuerza normal con que un superficie sostiene a un cuerpo de 70Kg de masa si g =10 m/seg2?

N=? N=m.g

m= 70Kg N= 70Kg. 10m/s2

g= 10m/s2 N= 700 Newton

La Tensión �⃗⃗�

Es la fuerza que se transmite a través de cuerdas, vigas etc. T= P

Ejemplo14) ¿Cuál será la fuerza de tensión con que un alambre sostiene a una lámpara de 250 gramos

de masa si

g =10 m/seg2?

T=? Fórmula: T=m.g

m=250gr: 1000= 0,25Kg T= 0,25Kg. 10m/s2

g=10m/s2 = 2,5 Newton

Fuerza de roce

Es la fuerza de oposición que presenta la superficie al deslizamiento de un cuerpo, también se llama fricción y se

simboliza por FR

La fuerza de roce se calcula por

Cuando el cuerpo está en movimiento: µe ˃ µc

Ejemplo15) Joaquín tiene que empujar una caja de 300 kg de masa por el patio de su colegio: ¿con que fuerza deberá empujarla para que se desplace, si el coeficiente de roce μ e = 0,35?

m= 300Kg Fuerza Normal: N=m∙g

F=? N= 300Kg ∙ 10m/s2 = 3000Newton

g=10m/s2 F= μ e ∙ N

μ e = 0,35 = 0,35 ∙ 3000Newton

= 1050 Newton