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LAS FUERZAS
FÍSICA Y QUÍMICA 4º ESO
La dinámica es la rama de la física que estudia
la evolución en el tiempo de un sistema físico
en relación con las causas que provocan los
cambios de estado físico y/o estado de
movimiento.
Fuerza es toda causa capaz de deformar un
cuerpo (efecto elástico) o de modificar su
estado de reposo o movimiento. La unidad de
media de la fuerza en el SI es el newton (N)
La fuerza del palo modifica el
estado de reposo de la bola
La fuerza del martillo deforma
la piedra (hasta el punto que
la rompe)
¿Qué tipos de fuerzas existen?
Sobre un cuerpo, pueden actuar dos tipos de
fuerza: fuerzas de contacto o fuerzas a distancia
¿Qué tipo de efectos producen las fuerzas?
Deformación
Movimiento
Fuerza y deformación
Fuerza y deformación: Ley de Hooke
El alargamiento que experimenta un material
elástico es directamente proporcional al valor
de la fuerza que origina la deformación.
x es el alargamiento en metros
k es una constante de
proporcionalidad que depende
de las características del muelle
Los dinamómetros son instrumentos
de medida de fuerzas y suelen estar
graduados en newtons.
Laboratorio virtual
¿Cómo se representan?
Las fuerzas se representan por medio de
vectores. Para medir una fuerza, necesitamos
conocer, además de su valor y sus unidades,
donde se aplica y con qué dirección y sentido
se aplica.
¿Cómo calculamos la resultante de un conjunto
de fuerzas?
Fuerzas concurrentes
Fuerzas paralelas del mismo sentido
Fuerzas paralelas de sentido contrario
• Fuerza equilibrante: es la que consigue
que el sistema esté en equilibrio. Tendrá elmismo valor que la resultante, la misma
dirección y sentido contrario.
¿Qué tipo de efectos producen las fuerzas?
Deformación
Movimiento
Fuerza y movimiento: Leyes de Newton
¿Por qué se mueven los cuerpos?
Aristóteles
Newton
Para que un cuerpo se mueva
es necesario aplicar
constantemente una fuerza a
dicho cuerpo
No, no, no… según el principio de
la inercia enunciado por mi
(Primera ley de Newton), si la
fuerza neta sobre un cuerpo es
cero y el cuerpo estaba en reposo,
permanecerá en reposo y si está
en movimiento, llevará un MRU
Segunda ley de Newton: principio fundamental
El cambio de movimiento que experimenta un cuerpo es
directamente proporcional a la fuerza que actúa sobre él.,
siendo la relación de proporcionalidad la masa del cuerpo
que se mueve.
Segunda ley de Newton: principio fundamental
El cambio de movimiento que experimenta un cuerpo es
directamente proporcional a la fuerza que actúa sobre él.,
siendo l relación de proporcionalidad la masa del cuerpo
que se mueve.Tercera ley de Newton: ley de acción y reacción
Si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro cuerpo, llamada
acción, el segundo ejerce sobre el primero otra fuerza de
la misma intensidad y dirección pero de sentido opuesto, llamada reacción.
Fuerzas en nuestro entorno
El peso
La Tierra ejerce una fuerza de atracción sobre
todos y cada uno de los cuerpos situados en su
superficie y a dicha fuerza la llamamos peso.
Si esta persona estuviese en la
Luna: ¿tendría la misma masa?¿y el mismo peso?
La normal Un objeto apoyado sobre una superficie rígida ejerce una
fuerza sobre dicha superficie debida a su peso. Según el
principio de acción y reacción, la superficie ejercerá sobre
el objeto una fuerza de reacción igual en módulo y
dirección pero de sentido contrario. Esta fuerza se
denomina normal y es una fuerza perpendicular a lasuperficie de apoyo.
La fuerza de rozamiento
Cuando un cuerpo se desliza sobre otro, aparece
una fuerza que lo frena, la fuerza de rozamiento. Se
origina en la zona de contacto entre los dos
cuerpos debido a las irregularidades que existen en
las superficies de dichos cuerpos. La fuerza de
rozamiento siempre se opone al movimiento
μ es el coeficiente de
rozamiento, una constante que
depende del tipo de superficies
y que no tiene unidades.
Estudio del plano inclinado
Si se deja un objeto sobre un plano horizontal, el
objeto no se mueve a menos que sobre él se ejerza
una fuerza.
Pero si se deja sobre un plano inclinado, se puede
deslizar él solo sin necesidad de que se le aplique
ninguna fuerza exterior. ¿Por qué?
Una parte de su propio peso será la
fuerza responsable de su movimiento
P
N
Py
Px
α
P = m· gPx = m · g · sen α
Py = m · g · cos α
N = Py
Fr
Fr = μ · NFresultante = Px - Fr
Fresultante = m · a
Fresultante
Otro caso
Problema de plano inclinado: Una moto de motocross que junto con su motorista
tienen una masa de 250 kg, se dispone a hacer unaacrobacia subiendo por una rampa inclinada unángulo 40º respecto a la horizontal. La rampa mide50 metros de longitud y el coeficientes derozamiento es de 0,5. El motor ejerce una fuerzaconstante durante la subida de 3500 N.
A) Calcula la aceleración con la que sube por la rampa
B) ¿Qué velocidad tendrá la moto 3 s después deiniciado el movimiento?
C) ¿Qué velocidad tendrá cuando lleve recorrida lamitad de distancia?
D) ¿Qué fuerza debería hacer el motor de la moto paraque subiera con una aceleración de 5 m/s2?
La fuerza centrípeta
Como comentamos en el tema anterior, en
movimientos circulares, siempre existe una
aceleración. Y por la segunda ley de Newton, si hay
aceleración, hay una fuerza. Entonces, en el
movimiento circular debe existir una fuerza que
provoque la rotación del cuerpo que gira y genere
la aceleración centrípeta. Es la fuerza centrípeta.
