Mesa de Tejo II Presentación para trabajar vectores: variación de velocidad, aceleración y fuerza.

Mesa de Tejo II

En esta fotografía de exposición múltiple se muestra un tejo de goma moviéndose en una mesa horizontal sin rozamiento. El tejo entra al campo visual por la izquierda.

Vamos a considerar dos intervalos “antes” y “después” de pegar contra la banda. los desplazamientos realizados por el tejo “antes” tienen el mismo módulo. los intervalos entre fotos son iguales. el tejo tiene velocidad constante en ese intervalo.

Dejando sólo los vectores, podemos ver con más claridad. ¿Podemos decir que el choque contra la banda produce un cambio en la dirección de la velocidad del tejo?

La velocidad es una magnitud vectorial: Vector: segmento de recta orientado. Módulo (extensión) Punto de aplicación Sentido Cualquier cambio en una de estas características es una variación en la velocidad Dirección Volver a la anterior

Entonces la velocidad no es constante. De acuerdo con el Primer principio de Newton: la Fuerza Neta sobre el tejo NO ES NULA

Con el segundo principio de Newton podemos relacionar la Fuerza neta con la aceleración:

En esta oportunidad vamos a trabajar con Fuerza neta media y por lo tanto con aceleración media, ya que el módulo de la Fuerza neta, en el intervalo en el cual el tejo pega contra la banda, varía entre “cero” y un valor máximo, como se muestra en el gráfico.

La “Fuerza media” es una fuerza constante (módulo, dirección y sentido constantes), en el intervalo considerado, que produce el mismo “efecto” que la Fuerza real. Que produzca el mismo “efecto” quiere decir que el área encerrada bajo las dos “curvas” sea igual. Volver a la anterior

Trazamos dos paralelas a los vectores formando un paralelogramo. Estamos utilizando una forma gráfica de sumar vectores que se llama el “método del paralelogramo”

dirección y sentido también participan. Como vemos las magnitudes vectoriales no se suman de cualquier modo: dirección y sentido también participan.

Como

Ambos vectores, siempre tienen igual dirección y sentido porque el tiempo es una magnitud escalar siempre positiva. (Por el momento, los viajes al pasado, pertenecen a la ciencia ficción)

y la masa es una magnitud siempre positiva, también tienen igual dirección y sentido.

La Fuerza neta media apunta en la misma dirección y sentido que la variación de velocidad. Como la masa y el tiempo son siempre positivos, su cociente también lo es.

Evaluación- Señala la opción incorrecta: 1) La Fuerza neta media a) es una magnitud escalar porque hay que utilizar una escala para representarla. b) siempre tiene la misma dirección y sentido que la variación de la velocidad. c) siempre tiene la misma dirección y sentido que la aceleración media. volver al principio pregunta 2 resumen

Evaluación- Señala la opción incorrecta: 1) La Fuerza neta media a) es una magnitud escalar porque hay que utilizar una escala para representarla. b) siempre tiene la misma dirección y sentido que la variación de la velocidad. c) siempre tiene la misma dirección y sentido que la aceleración media. Muy bien, ésta es la opción incorrecta. Las fuerzas son magnitudes vectoriales. Las magnitudes escalares son las que “sólo” necesitan de un valor y su correspondiente unidad para quedar completamente definidas, como la masa, el tiempo y la temperatura. Pregunta 2 volver al principio pregunta 2 resumen

Evaluación- Señala la opción incorrecta: 1) La Fuerza neta media a) es una magnitud escalar porque hay que utilizar una escala para representarla. b) siempre tiene la misma dirección y sentido que la variación de la velocidad. c) siempre tiene la misma dirección y sentido que la aceleración media. Mal, esta opción es correcta, debías señalar la incorrecta. Volver a la pregunta volver al principio pregunta 2 resumen

Evaluación- Señala la explicación más adecuada: 2) La Fuerza neta media y la variación de velocidad tienen siempre la misma dirección y sentido porque: la masa y el tiempo son siempre positivos y entonces la dirección va a ser la misma. b) son magnitudes vectoriales que se relacionan entre sí mediante un producto con un coeficiente escalar siempre positivo. c) son magnitudes vectoriales que se relacionan por medio de otra magnitud vectorial, la aceleración. volver al inicio resumen

Evaluación- Señala la explicación más adecuada: 2) La Fuerza neta media y la variación de velocidad tienen siempre la misma dirección y sentido porque: la masa y el tiempo son siempre positivos y entonces la dirección va a ser la misma. b) son magnitudes vectoriales que se relacionan entre sí mediante un producto con un coeficiente escalar siempre positivo. c) son magnitudes vectoriales que se relacionan por medio de otra magnitud vectorial, la aceleración. No es la más adecuada, es confusa e incompleta; El hecho de que sean siempre positivos incide en el sentido, no en la dirección. La dirección es la misma simplemente porque son escalares y su cociente también lo es. Volver a la pregunta 2 volver al inicio resumen

Evaluación- Señala la explicación más adecuada: 2) La Fuerza neta media y la variación de velocidad tienen siempre la misma dirección y sentido porque: la masa y el tiempo son siempre positivos y entonces la dirección va a ser la misma. b) son magnitudes vectoriales que se relacionan entre sí mediante un producto con un coeficiente escalar siempre positivo. c) son magnitudes vectoriales que se relacionan por medio de otra magnitud vectorial, la aceleración. Muy Bien, ésta es la más adecuada: relaciona igualdad en la dirección y sentido con coeficiente escalar siempre positivo. ir al resumen volver al inicio resumen

No es la que explica mejor No es la que explica mejor.- Es cierto que hay otra magnitud vectorial relacionada, pero esto no explica que fuerza neta y variación de velocidad tengan igual dirección y sentido. Para esto habría que mostrar que Fuerza y aceleración tienen igual dirección y sentido y luego lo mismo para aceleración y variación de velocidad. Por último, por transitiva, podríamos mostrar que es así. Volver a la pregunta 2 Evaluación- Señala la explicación más adecuada: 2) La Fuerza neta media y la variación de velocidad tienen siempre la misma dirección y sentido porque: la masa y el tiempo son siempre positivos y entonces la dirección va a ser la misma. b) son magnitudes vectoriales que se relacionan entre sí mediante un producto con un coeficiente escalar siempre positivo. c) son magnitudes vectoriales que se relacionan por medio de otra magnitud vectorial, la aceleración. volver al inicio resumen

La Fuerza neta se relaciona con la variación de la velocidad. Resumen: volver a Pregunta 1 volver a Pregunta 2 Durante el contacto con la banda, la Fuerza neta sobre el tejo no es nula mientras que “antes” y “después”, si lo es. (Primer Principio de Newton) La aceleración del tejo se relaciona con la Fuerza neta mediante el Segundo Principio de Newton La velocidad del tejo cambia al pegar contra la banda. El tejo es acelerado por la banda. La banda aplica una fuerza sobre el tejo que hace que la fuerza neta deje de ser nula durante el contacto. (Tercer principio de Newton) La Fuerza neta se relaciona con la variación de la velocidad.