El movimiento y las fuerzas Unidad 1

1.Escalas de observación 2.Magnitudes del movimiento 3.Velocidad 4.Aceleración 5.Representaciones gráficas 6.Fuerzas y sus efectos 7.Peso y masa 8.Fuerza y presión 9.Principio de Arquímedes Índice 2

Una magnitud es todo aquello que puede ser medido, como por ejemplo el tiempo. ¿Qué otras cosas se te ocurren que pueden ser medidas? Todo lo que podemos percibir a simple vista pertenece a la escala macroscópica, mientras que lo que no captan nuestros sentidos es microscópico. ¿A que escala pertenecen las siguientes imágenes? Escalas de observación 3

Para facilitar el trabajo y la comunicación entre los científicos de todo el mundo, cuando medimos algo, utilizamos siempre las unidades del Sistema Internacional. Escalas de observación Magnitud fundamentalUnidad Masa (m)kilogramo (Kg) Tiempo (t)segundo (s) Temperatura (T)kelvin (K) Longitud (l)metro (m) Intensidad de corriente (I)amperio (A) Intensidad luminosa (I)candela (cd) Cantidad de sustanciamol (mol) ¿Sabías que en 1999 la NASA estrelló una nave espacial por no usar Sistema Internacional? 4

¿Una persona sentada en un tren en marcha, se está moviendo o está quieta? Para definir el movimiento, necesitamos primero definir varios conceptos. El móvil es el objeto que se mueve. Un Sistema de referencia es un punto y un sistema de ejes fijos a partir del cual definimos el movimiento. La posición es la distancia en línea recta entre el móvil y el sistema de referencia. La trayectoria es la línea imaginaria que une todos los puntos por los que pasa el móvil. El espacio recorrido es la distancia entre la posición inicial y posición final del móvil medidas sobre la trayectoria. El desplazamiento es la distancia en línea recta entre dos posiciones del móvil. Magnitudes del movimiento 5

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¿Cuánto espacio ha recorrido Walter? ¿Cuánto se ha desplazado? 8

Tipos de movimiento: Movimiento rectilíneo: La trayectoria es una recta Movimiento circular: La trayectoria es una circunferencia Movimiento rectilíneo uniforme: La velocidad es constante, no cambia en el tiempo Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado: La velocidad cambia con el tiempo (lleva aceleración), pero cambia siempre igual (la aceleración es siempre la misma). 9 Magnitudes del movimiento

Imagina que queremos ir desde Alicante a Berlín. ¿Cómo tardaremos menos, en bici o en avión? La velocidad media (V m ) es el cociente entre el espacio recorrido por el móvil y el tiempo total que tarda en recorrerlo. Velocidad S = espacio recorrido  metros (m) t = tiempo  segundos (s) V = velocidad  metros/segundo (m/s) 10

Cuando vamos viajando en coche, ¿vamos siempre a la misma velocidad?. ¿Qué hacemos cuando queremos adelantar a otro coche?. ¿Y cuando se pone el semáforo en rojo?. La aceleración media (a m ) nos indica cómo cambia la velocidad en el tiempo. Se calcula mediante el cociente entre la variación de la velocidad y el tiempo empleado. Aceleración V = velocidad  metros/segundo (m/s) t = tiempo  segundos (s) a = aceleración  metros/segundo/segundo (m/s 2 ) 11

Los movimientos se pueden representar en gráficas para obtener información de ellos. Se pueden representar todos los tipos de movimiento, pero nosotros nos vamos a centrar en el movimiento rectilíneo uniforme, es decir, sin aceleración (la velocidad es constante). GRÁFICA POSICIÓN – TIEMPO En una gráfica posición-tiempo, la posición se coloca en el eje de ordenadas y el tiempo en el eje de abscisas. 12 Representaciones gráficas ¿Qué magnitud representan las líneas roja, azul y verde? ¿Qué diferencia hay entre la gráfica azul y la roja? ¿Y entre la gráfica verde y la roja?

GRÁFICA VELOCIDAD – TIEMPO En una gráfica velocidad-tiempo, la velocidad se coloca en el eje de ordenadas y el tiempo en el eje de abscisas. 13 Representaciones gráficas ¿Qué magnitud representan las gráficas roja y azul? ¿Qué diferencia hay entre cada una?

Una fuerza es una interacción capaz de producir una deformación en un cuerpo o un cambio en su movimiento. LAS FUERZAS Y LAS DEFORMACIONES Si coges un boli con las dos manos y lo intentas doblar con mucha fuerza, ¿Qué le ocurre al boli? Los cuerpos, dependiendo del material del que estén compuestos, se comportan de forma diferente cuando se les aplica una fuerza. Se pueden clasificar en varios tipos: 1.Sólidos rígidos: No se deforman cuando se les aplica una fuerza. Si la fuerza es extremadamente grande acabaran rompiéndose 1.Sólidos deformables: Cambian su forma cuando se les aplica una fuerza. Pueden ser de dos tipos; - Sólidos plásticos: Cuando la fuerza deja de actuar se quedan deformados. - Sólidos elásticos: Cuando la fuerza deja de actuar vuelven a su forma original. 14 Las fuerzas y sus efectos

LAS FUERZAS Y LOS CAMBIOS EN EL MOVIMIENTO Si estás de pie, “parado y quieto” esperando el autobús y alguien te pega empujón, ¿qué te pasa? Las fuerzas pueden cambiar la velocidad de los cuerpos. Isaac Newton ( ) estudió la relación entre las fuerzas y el movimiento y estableció las leyes de la Dinámica. 1º Ley de Newton. Ley de la inercia 2º Ley de Newton. Ley fundamental de la dinámica 3º Ley de Newton. Principio de acción reacción 15 Las fuerzas y sus efectos

1º Ley de Newton. Ley de la inercia. Si no hay fuerzas externas, los cuerpos tienden a seguir parados o con velocidad constante, es decir con movimiento rectilíneo uniforme. ¿Por qué los asteroides en el espacio nunca se paran? 16 Las fuerzas y sus efectos

2º Ley de Newton. Ley fundamental de la dinámica. Si sobre un cuerpo se ejerce una fuerza, este adquiere una aceleración que será mayor o menor dependiendo de su masa 17 Las fuerzas y sus efectos Teniendo en cuenta que Walter aplica la misma fuerza al empujar el camión y la caja, ¿Qué crees que va a pasar?

Hay una fuerza que nos afecta a todas las personas y objetos de la Tierra, la fuerza de la gravedad. La masa (m) de un cuerpo es la cantidad de materia que posee ese cuerpo. El peso (P) de un cuerpo es la fuerza con la que la Tierra lo atrae. 18 Peso y masa ¿Cómo es la masa de Peter en la Tierra? ¿Y en la Luna? ¿Pesa lo mismo Peter en la Tierra que en la Luna?

¿Cómo será más fácil clavar un clavo en una mesa, si tiene la cabeza afilada, o si tiene la cabeza muy ancha? 19 Fuerza y presión La presión, es la fuerza que se ejerce por unidad de superficie. En el primer caso, toda la fuerza del martillo recae sobre una superficie muy pequeña, por lo que la presión es muy alta. En el segundo caso, toda la fuerza del martillo se reparte por una superficie más grande, por lo que la presión es mas pequeña y cuesta mas clavar el clavo. A menor superficie, mayor presión.

¿Por qué flotan los barcos? ¿Por qué pesamos menos en el agua? 20 Principio de Arquímedes El principio de Arquímedes dice que “todo cuerpo sumergido en un fluido, experimenta una fuerza vertical y hacia arriba (llamada empuje) que es igual al peso del volumen de fluido desalojado. - Imagina un vaso de agua. Imagina ahora un trozo de agua dentro de ese vaso de agua (dibujo 1). Ese trozo de agua tiene un PESO que lo “empuja hacia abajo”, pero el agua de alrededor le transmite un EMPUJE que lo “empuja hacia arriba” (dibujo 2). - Ahora introducimos un cuerpo en el lugar donde estaba el trozo de agua. El cuerpo tiene un PESO distinto que es el de ese cuerpo, y el agua de alrededor le transmite el mismo EMPUJE que antes. (dibujo 3). - Si el empuje es igual al peso, se quedará quieto; si el empuje es mayor, flotará; y si el empuje es menor, se hundirá.