PRESENTACIÓN FUERZAS 3 eso

Dinámica:Fuerzas

DINÁMICA Rama de la Física que estudia la relación entre el movimiento de los objetos y las fuerzas que lo causan o modifican

Si la Dinámica estudia las acciones que se ejercen sobre los cuerpos y la manera en que estas acciones influyen sobre su movimiento...

¿Qué ocurre si sobre un cuerpo actúa más de una fuerza?

¿Cómo se pueden determinar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo?

¿Porqué orbitan los planetas alrededor del Sol?

¿Por qué un cuerpo modifica su velocidad?

1. Introducción histórica

Aristóteles s. VI a.c.

NewtonS. XVII-s. XVIII

Galileo s. XVII

2. Leyes de Newton

Su mayor mérito fue demostrar que las leyes físicas que se cumplen en la Tierra también se cumplen en los "cielos": Ley de la Gravitación Universal. Estableció las bases de la Física Clásica mediante las Leyes de la Dinámica. Logra explicar que le pasará en el futuro a un cuerpo sabiendo las condiciones iniciales y las fuerzas que actúan sobre él durante ese tiempo. Por ejemplo, los astrónomos y los físicos de la NASA saben que un cohete lanzado con un ángulo determinado llegará a la Luna y donde impactará pese a estar moviéndose la Tierra y la Luna.

Isaac Newton (1642 - 1727).

1ª Ley: Ley de la inercia

“Todo cuerpo tiende a mantenerse en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que actúa una fuerza neta sobre él que lo obligue a cambiar de movimiento”.

F=m·a

2ª Ley: Ley fundamental de la dinámica

“El cambio de movimiento (aceleración) originado en una partícula es proporcional a la resultante de las fuerzas aplicadas sobre la partícula, y va en la misma dirección y sentido que dicha resultante.”

F=m·a

3ª Ley: Principio de acción y reacción

“En toda interacción entre dos cuerpos, se ejercen dos fuerzas, una aplicada sobre cada cuerpo, que son iguales en módulo y dirección, pero de sentido opuesto.”

3. Fuerza: definición, características y tipos

Una fuerza es toda acción capaz de: -cambiar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo, -o de producir en él alguna deformación. Su unidad en el Sistema Internacional es el Newton (N).

Tipos: Las fuerzas de contacto son aquellas en las que los cuerpos que las ejercen están en contacto con los cuerpos sobre los que actúan.

Las fuerzas a distancias con aquellas en que los cuerpos que las ejercen no están en contacto con los cuerpos sobre los que actúan.

4. Fuerza resultante de un sistema

Las fuerzas son magnitudes vectoriales que se caracterizan por tener módulo, dirección y sentido.

Cuando sobre un cuerpo actúan varias fuerzas, la resultante de un sistema de fuerzas que actúan sobre el cuerpo es la suma vectorial de todas las fuerzas del sistema

RECORDATORIO: TEOREMA DE PITÁGORAS

EJERCICIOS PARA CASA

Equilibrio de los cuerpos Un cuerpo está en equilibrio cuando el cuerpo está sometido a un sistema de fuerzas y la resultante de todas las fuerzas es cero. En ese caso, la aceleración también es igual a cero. Por lo tanto, F=m·a =0

5. Fuerzas de contacto

Fuerzas de contactoaquellas en la que existe contacto directo entre el cuerpo que ejerce la fuerza y el cuerpo sobre el que es aplicada.

Fuerza normal

Fuerza que ejercen las superficies sobre los cuerpos que están colocados en ellas. Siempre es perpendicular a la superficie sobre la que descansa el cuerpo.

Fuerza rozamiento

Fuerza que surge del contacto entre dos superficies y que se opone al movimiento

Cuerda: Tensión

fuerza ejercida sobre los cuerpos mediante cuerdas o cables

Muelle: Ley Hooke

F=k·(x−x0) = k·Δx

F: módulo de la fuerza que se aplica sobre el muelle. k: constante elástica del muelle. x0 es la longitud del muelle sin aplicar la fuerza. x es la longitud del muelle con la fuerza aplicada.

DIAGRAMA DE FUERZAS

6. Fuerzas a distancia

Fuerzas a distanciaaquellas en la que no existe contacto directo entre el cuerpo que ejerce la fuerza y el cuerpo sobre el que es aplicada.

La fuerza de la gravedad es una fuerza que actúa a distancia entre dos cuerpos que poseen masa. Aumenta con el valor de estas masas y disminuye con la distancia que separa a estos cuerpos.

Cuando estamos cerca de la superficie de un planeta, la fuerza de la gravedad recibe un nombre particular: fuerza peso.

LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL

Ley de gravitación universal

“Todos los cuerpos, por el hecho de tener masa, se atraen entre sí con una fuerza gravitatoria, que es directamente proporcional al producto de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa”G=6,67·10^-11 Nm^2/kg^2

No es lo mismo masa que peso:-La masa es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo. Se mide en kilogramos y no depende del lugar donde la determines. - El peso es la fuerza con la que nos atrae un planeta, por lo que se mide en newtons y su valor depende del lugar donde te encuentres.

La fuerza eléctrica surge por la existencia de cargas positivas y cargas negativas. Se miden mediante la Ley de Coulomb.

En la física moderna, la carga eléctrica es una propiedad intrínseca de la materia responsable de producir las interacciones electrostáticas.

¿Qué es la carga eléctrica?

Propiedad intrínseca de la materia responsable de producir las interacciones electrostáticas. -La materia se compone de átomos y estos, a su vez, de protones (p+) y electrones (e-): Los electrones poseen carga negativa y los protones positiva, aunque son idénticas en valor absoluto e = 1.602 · 10^-19 culombios. -La carga eléctrica es una magnitud cuantizada, o lo que es lo mismo, la carga eléctrica de cualquier cuerpo es siempre un múltiplo del valor de e.

¿Qué es la carga eléctrica?

Signo de la carga : -Negativa, cuando tiene más electrones que protones. -Positiva, cuando tiene menos electrones que protones. -Neutra, cuando tiene igual número de electrones que de protones.

Ley de Coulomb

La fuerza eléctrica con la que se atraen o repelen dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de las mismas, inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y actúa en la dirección de la recta que las une.

La fuerza magnética es característica de los metales ferromagnéticos, que son imanes. El imán posee dos partes diferenciadas denominadas polos norte (N) y sur (S). Puede ser atractiva (entre polos diferentes) o repulsiva (entre polos iguales).

7. Aplicaciones de las fuerzas eléctrica y magnética

La corriente eléctrica se define como el movimiento de electrones a través de un conductor en un circuito eléctrico cerrado.Existen materiales a través de los que la corriente eléctrica circula fácilmente (metales) y otros por donde la corriente eléctrica no se desplaza fácilmente (plástico, vidrio, porcelana, etc).

MATERIALES AISLANTES

MATERIALES CONDUCTORES

RELÁMPAGO, TRUENO Y RAYO

Un rayo es un conjunto de descargas eléctricas y ocurre cuando la electricidad viaja entre cargas eléctricas opuestas dentro de la nube, entre las nubes, o de la nube al suelo.

RELÁMPAGO, TRUENO Y RAYO

El relámpago sólo hace referencia a la luz emitida por el rayo

RELÁMPAGO, TRUENO Y RAYO

El trueno es el sonido que resulta de los rayos, provocado por la expansión y contracción del aire.Como la velocidad a la que viaja el sonido es más baja que la de la luz, vemos primero el relámpago y más tarde escuchamos el trueno.

CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE Y BRÚJULA

El centro de la Tierra tiene material ferromagnético en estado líquido. El movimiento de rotación de la Tierra genera un campo magnético donde podemos diferenciar el polo norte y el polo sur magnéticos, contrarios a los polos geográficos.

CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE Y BRÚJULA

La brújula es un instrumento que sirve para orientarse, por medio de una aguja imantada que señala el Norte geográfico. Tiene una aguja metálica imantada que se alinea con las líneas del campo magnético terrestre y su polo norte magnético se alinea con el polo sur magnético terrestre, que se corresponde con el polo norte geográfico.

El campo magnético nos protege del viento solar que destruiría la capa de ozono

AURORA POLAR:aurora boreal en el polo norte y aurora austral en el polo sur.

Los rayos de alta velocidad con partículas cargadas llegan a la superficie terrestre desde el universo y el Sol. El campo magnético de la Tierra desvía estos rayos hacia los polos, donde excitan los átomos de la atmósfera. Cuando los átomos regresan de un estado de excitación a un estado fundamental, emiten luz, que se conoce como luz polar, o aurora.

EJERCICIOS

1. Halla el ángulo formado con el eje de las x por una fuerza de módulo 3,2 si su componente en el eje de las x es 2,2.2. Halla la suma de tres fuerzas en el plano: F1 (-3, 4), F2 (6,-3), F3 (-1, 4). 3. Un cuerpo de 2kg está sometido a las siguientes fuerzas: F1=2i+0j, F2=0i-10j Calcula: a) módulo y dirección de Fr. b) aceleración del cuerpo. c) velocidad al cabo de 5s, si parte del reposo. 4.La partícula de la figura pesa 2kg y se encuentra en el punto P(4,3). Calcula la aceleración de la partícula.

5. Calcula la aceleración de las siguientes situaciones. 6. Calcula la constante de un muelle al que una fuerza de 1N lo alarga de 0,3 cm a 1,55 cm. 7. Halla la aceleración que experimenta un bloque de 500 g de masa apoyado en una superficie horizontal que lo frena con una fuerza de 3 N, al aplicarle una fuerza de 9N.

8. Desde la parte inferior de un plano inclinado 30º se lanza un cuerpo con una velocidad inicial de 2m/s. El coeficiente de rozamiento es 0,1. Calcula: a) aceleración con que sube. b) tiempo que tarda en pararse. 9. La longitud de un muelle es de 25 cm cuando se le cuelga una masa de 76,53 g y de 40 cm cuando pende una masa de 306,1 g. a) ¿Cuál es la longitud inicial del resorte? b) ¿Cual es a su constante elástica?

1) Obtén, a partir de la ley de la gravitación universal, el valor de la gravedad en Marte, si MMarte = 6,42·1023 kg, y su radio, RM = 3397 km. 2) Calcula la fuerza con la que se atraen la Tierra y la Luna, si el radio medio de la órbita que describe la Luna alrededor de la Tierra es aproximadamente, de 384.400 km, y que las masas de ambos astros son de 5,98·1024 kg y de 7,35·1022 kg, respectivamente.

Dos amigos, uno más corpulento y otro más delgado, empujan una caja de manzanas en la misma dirección y sentido. El primero de ellos ejerce una fuerza de 10 N y el segundo 8 N. ¿Cuál es la fuerza resultante con la que empujan la caja?

Si la resultante de dos fuerzas concurrentes que forman un ángulo de 90º tiene un módulo de 25 N y una de ellas tiene un módulo de 24 N. ¿Qué módulo tendrá la otra fuerza?

¿Cuál es el valor de las componentes cartesianas de una fuerza de 40 N que forma un ángulo de 45º con la horizontal?

PRÁCTICA LEY HOOKE

F= k · alargamiento = m · g 24.83 · 0.029 = m · 9.8 m = 0.073 kg = 73 g

0.73

F= k · alargamiento = m· g 0,73 = m · 9.8 m = 0.073 kg = 73 g