UNIDAD 1: “FUERZA Y MOMENTO” Profesora: Gabriela Matamala

Fuerza Y SUS EFECTOS Desde el punto de vista de la física, una fuerza corresponde a una interacción entre dos o más cuerpos que produce dos tipos de efectos: aceleración y deformación. Todas las fuerzas producen deformación aunque muchas veces es despreciable

Se estudiarán fuerzas desde le punto de vista dinámico, es decir fuerzas que producen movimiento en los cuerpos. Independiente de si ocurre o no deformaciones, las fuerzas las podemos clasificar en: fuerzas de campo y fuerzas a distancia.

Fuerzas Campo Normal Roce Tensión Distancia Peso o gravedad Electromagnética

Fuerza como magnitud Es una magnitud vectorial, al igual que la velocidad

Medición de fuerzas El instrumento que se utiliza para medir las fuerzas es el dinamómetro. Para medir las fuerzas existen varias unidades de medida: En el S.I. es el Newton (N) En el sistema Cegesimal es la Dina (dyn) En el sistema gravitacional es el kilopondio (Kp) 1 N = 100000 Dyn 1 Kp= 9,8 N

El Newton en unidades de medida fundamentales

La fuerza que se obtiene como resultado de la superposición de fuerzas se conoce como fuerza neta 𝐹 𝑛 y corresponde a la suma vectorial de todas las fuerzas existentes que estén en una misma dirección. 𝐹 𝑛 = 𝐹 1 + 𝐹 2 + 𝐹 3

Ejercicios Suponga que un viejo pascuero viaja tirado por tres renos. Si cada uno de ellos puede aplicar una fuerza de 40 N. ¿cuál es la fuerza total aplicada? En el tradicional juego de tirar la cuerda dos equipos aplican fuerzas sobre la cuerda, ambas en sentido opuesto. Si un equipo aplica una fuerza de 50 N hacia la derecha y el otro equipo 48 hacia la izquierda. ¿Cuál es la fuerza resultante?

EJERCICIO

EJERCICIO

Fuerzas especiales PESO, FUERZA PESO: se puede definir como la fuerza gravitacional con que un planeta o estrella atrae hacia su centro a un cuerpo. Por lo tanto nuestro peso es la fuerza con que atrae la tierra a un cuerpo hacia su centro. El peso es directamente proporcional a su masa mediante su aceleración de gravedad local del lugar de donde se encuentra P = m g g( tierra) = 9,8 m/s2 g ( luna) = 1,6 m/s2 g (júpiter) = 22,9 m/s2

FUERZA NORMAL: corresponde a la fuerza que realiza una superficie sólida para impedir que un objeto la atraviese.

FURZA ROCE: es la fuerza que se ejerce entre dos superficies en contacto FUERZA DE ROCE FUERZA DE ROCE ESTÁTICO FUERZA DE ROCE CINÉTICO O DINAMICO 𝜇 𝑆 > 𝜇 𝐾

ejercicio Calcula la fuerza neta sobre una caja de 10 kg que se encuentra apoyada sobre el piso, si la caja se empuja con una fuerza F = 100 N y el coeficiente de roce estático entre la caja y el piso es de 𝜇 𝑠 =0,4.

ejercicio Calcula la fuerza neta que se ejerce en las siguientes situaciones en que la caja mostrada, inicialmente en reposo, se empuja o se tira con la fuerza.

ejercicio Calcula la fuerza que debe aplicar una persona para que al empujar la caja en movimiento de la figura, la fuerza neta sea de 3 N

Leyes de newton. Ley de masa Conocida como la segunda ley de Newton y dice que la aceleración es inversamente proporcional a la masa y directamente proporcional a la fuerza neta que se aplica sobre él. F = m a

Ejercicio Sobre la caja de 5 Kg de la figura se aplican varias fuerzas. Si al momento de aplicarlas las cajas se encuentran en reposo ¿Qué velocidad adquiere luego de 3 s?

Ley de acción y reacción Conocida también como tercera ley de newton establece que para cada fuerza o acción aplicada sobre un cuerpo, hay otra acción de igual modulo y dirección, pero sentido opuesto. Estas fuerzas se aplican sobre distintos cuerpos.

Errores

Ley de inercia Conocida también como primera ley de Newton establece que cuando la fuerza neta sobre un cuerpo es cero, dicho cuerpo mantendrá su estado de movimiento con velocidad constante o en estado de reposo. Por lo tanto, lo que la primera ley de Newton establece es que para que un objeto aumente o disminuya su rapidez, comience a moverse, se detenga o gire es necesaria la presencia de una fuerza neta que cambie la velocidad que lleva hasta ese momento. Si esta fuerza neta no se presenta, el cuerpo seguirá eternamente con su velocidad constate o en reposos.

Ejercicios de aplicación de fuerza de rose. Un mueble de madera de 40 kg se encuentra en reposo sobre un piso de madera. Si dos personas empujan el mueble y aplican fuerzas del mismo módulo, suficientemente para comenzar el movimiento, y si continúan ejerciendo esta misma fuerza. ¿Con qué velocidad se estará moviendo el mueble después de 2 s? el coeficiente de rose entre dos superficies de madera es 𝜇 𝑠 =0,7𝑦 𝜇 𝑘 =0,4

ejercicio Un libro de 2 kg se encuentra en reposo sobre una alfombra y se empuja con una fuerza de 6 N. calcula la aceleración del libro si el coeficiente de roce estático entre el libro y la alfombra es 0,8.

ejercicio Un niño empuja una caja de 3 Kg sobre una superficie horizontal con una fuerza máxima de 12 N. ¿Qué coeficiente de roce dinámico máximo puede existir entre la superficie horizontal y la caja para que se desplace con velocidad constante ¿Cuánto tiempo se debe empujar la caja para que su velocidad cambie de 1 m/s a 3 m/s si el coeficiente de roce cinético es 0,3 y el niño aplica su fuerza máxima? ¿Cuánto demoraría la caja en detenerse completamente si el niño deja de empujarla cuando viaja a 3 m/s?

ejercicio Dos cajas, de 4 Kg y 5 Kg respectivamente, se encuentran unidas por una cuerda, como se muestra en la figura. Si se apoyan sobre una superficie sin roce y se tiran con una fuerza F = 45 N, ¿Qué aceleración tendrá cada una de las cajas?, ¿Cuál será la tensión a la que estará sometida la cuerda?

ejercicio Tres cajas se encuentran unidas por cuerdas, como se muestran en la figura. La primera cuerda une las cajas de 14 Kg y 4 Kg y soporta una tensión máxima de 20 N. La segunda cuerda soporta una tensión máxima de 100 N. si la fuerza aplica tiene un valor de 110 N y no existe roce entre las superficies. ¿Se cortará alguna de las cuerdas? Calcula la tensión en cada una de ellas y compáralas con el valor máximo que soporta.

ejercicio Un bloque de masa M = 10 Kg se encuentra sobre una superficie horizontal sin roce. Mediante una cuerda ideal que pasa por una polea sin roce, el bloque se une a un cuerpo colgante, de masa m = 5 Kg. ¿Qué aceleración adquiere cada uno de los bloques?