1 Fuerzas en la Naturaleza Los distintos tipos de fuerza que encontramos a diario son de: tensión compresión empuje o de jalar rozamiento magnéticas eléctricas.

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1 1 Fuerzas en la Naturaleza Los distintos tipos de fuerza que encontramos a diario son de: tensión compresión empuje o de jalar rozamiento magnéticas eléctricas gravedad, etc. ENMS_UG en Celaya

2 2 Fuerzas fundamentales ENMS_UG en Celaya

3 3 Primera ley de Newton Todo objeto permanecerá en reposo o en movimiento en línea recta con rapidez constante a menos que sobre él actúe una fuerza no balanceada que le cambie su estado. ENMS_UG en Celaya

4 4 Inercia Inercia : la tendencia de un objeto a resisitirse a cambiar de estado. Masa : es una medida de la inercia. ENMS_UG en Celaya

5 5 Entre mayor masa tiene un objeto, es más dificil ponerlo en movimiento. Fuerza aplicada Velocidad resulatante La misma fuerza aplicada Mucho menor es la velocidad resultante ENMS_UG en Celaya

6 6 Fuerzas de Contacto y de Campo ENMS_UG en Celaya

7 7 La fuerza neta parece estar sobre la pendiente, hacia arriba, excepto que sea cero. Normalmente el esquiador asciende con rapidez constante, así que la fuerza neta será entonces cero. Diagrama de Cuerpo Libre ENMS_UG en Celaya

8 8 Fuerzas balanceadas y no balanceadas. ENMS_UG en Celaya

9 9 Fuerza neta Fuerza neta Cuando las fuerzas están balanceadas, hay equilibrio. F 1 = Fuerza que siente José debida a Pedro. F 2 = Fuerza que siente Pedro debida a José. F 1 = F 2 F1F1 F2F2 JoséPedro ENMS_UG en Celaya

10 10 Ejemplos de fuerza neta ENMS_UG en Celaya

11 Segunda Ley de Newton del Movimiento Fuerza = masa  aceleración 11 ENMS_UG en Celaya

12 12 Fuerza neta = Aceleración de la masa Fuerza neta = Aceleración de la masa F 1 = Fuerza que siente Mario debida a Pedro. F 2 = Fuerza que siente Pedro debida a Mario. Fuerza Neta F = F 1 + F 2 F1F1 F2F2 Mario Pedro F neta ENMS_UG en Celaya

13 13 Segunda ley de Newton La aceleración es proporcional a la fuerza neta. –Si la fuerza aumenta, la aceleración aumenta –Con una fuerza triple, el triple de aceleración –Si no hay una fuerza neta, no hay aceleración y el objeto está en equilibrio (en reposo), o el objeto permanece en movimiento con velocidad constante en línea recta. La aceleración varía inversamente con la masa. –Si aumenta la masa, la aceleración disminuye –Si aumenta la masa, se necesita una mayor fuerza para mantener la misma aceleración. ENMS_UG en Celaya

14 14 Segunda ley Newton La aceleración es proporcional a la fuerza neta. La aceleración es inversamente proporcional a la masa. Fuerza (neta) = masa x aceleración F = m a ENMS_UG en Celaya

15 15 F neta = m a F neta = m a F f F neta = Fuerza neta = F - f F - f = m a F f ENMS_UG en Celaya

16 16 Tercera ley de Newton Si un objeto ejerce una fuerza (acción) sobre un segundo objeto, entonces éste ejerce una fuerza (reacción) sobre el primero de igual magnitud pero en dirección contraria. ENMS_UG en Celaya

17 17 3 a Ley de Newton en Acción 3 a Ley de Newton en Acción La fuerza que la persona ejerce sobre la roca es igual en magnitud pero opuesta en dirección a la fuerza que la roca ejerce sobre la persona—¡AUN SI LA ROCA ES MOVIDA COLINA ARRIBA!!! ENMS_UG en Celaya

18 18 ¿Cómo podemos reconciliar esto? ¿Cómo podemos reconciliar esto? Fuerza del hombre sobre la roca Fuerza de la roca sobre el hombre Fuerza del hombre sobre el suelo Fuerza del suelo sobre el hombre Conforme el hombre empuja sobre el suelo, el suelo responde empujando sobre el hombre. ¡Esta es la fuerza que empuja a los dos, el hombre y la roca hacia arriba de la colina! ENMS_UG en Celaya

19 19 La tercera ley de Newton explica el movimiento de un transbordador. ENMS_UG en Celaya

20 ConcepTest Eres un astronauta haciendo una caminata espacial para arreglar tu nave con un martillo. Tu cuerda de salvamento se rompe y tu propulsor en la espalda se quedo sin combustible. Para regresar a salvo a tu nave (sin ayuda de alguíen más), tu A) arrojarías el martillo a la nave para llamar la atención de un compañero. B) arrojarías el martillo al espacio alejandose de la nave. C) harías un movimiento pendular con tus brazos. D) le dirías a tu nave adios con un beso.

21 21 Fuerza de Gravedad Newton, en el siglo XVII, explicó que la fuerza gravitatoria que hace que una manzana caiga es la que mantiene a la luna en su órbita. ENMS_UG en Celaya

22 22 Si Newton no hubiera descubierto la ley de gravitación alguien más lo hubiera hecho. ENMS_UG en Celaya

23 23 Ley de la Gravitación Universal ENMS_UG en Celaya

24 24 Fuerza ~ 1/Distancia 2 Fuerza ~ 1/Distancia 2 Al doble de distancia significa 1/4 de la fuerza ENMS_UG en Celaya

25 25 Peso ENMS_UG en Celaya

26 26 Peso y Fuerza Peso y Fuerza Nuestro peso (P) es un ejemplo de la fuerza (F) que sentimos debido a la aceleración de la gravedad (g). P = mg (F = ma) ENMS_UG en Celaya

27 27 Cerca de la superficie de la Tierra, la aceleración de la gravedad es aproximadamente constante Al nivel del mar, los objetos aceleran hacia abajo a razón de 9.81 m/s 2 En la cima del monte Everest, los abjetos aceleran hacia abajo a razón de 9.78 m/s 2 ENMS_UG en Celaya

28 28 Los objetos pesan menos en la Luna Los objetos pesan menos en la Luna ¡750 N! ¡125 N! ¡Sin embargo, la masa es siempre la misma! ENMS_UG en Celaya

29 29 Peso aparente P = mgP = m(g+a)P = m(g-a) Sin peso ENMS_UG en Celaya

30 Caída Libre NASA’s KC-135 - “The Vomit Comet” Go to NASA.NASA Go to CNN.com.CNN.com Go to Space Settlement Video Library.Settlement Video Library Misiones espaciales en el transbordador 30 ENMS_UG en Celaya

31 31 La aceleración debida a la gravedad disminuye significativamente con la distancia La aceleración debida a la gravedad disminuye significativamente con la distancia ¡Si no fuera así la Luna daría una vuelta a la Tierra en una hora en lugar de un mes! ENMS_UG en Celaya

32 32 ¿Por qué todos los cuerpos caén con la misma aceleración? ENMS_UG en Celaya

33 La Tierra y la Luna I 1) la Tierra jala más sobre la Luna 2) la Luna jala más sobre la Tierra 3) las dos se jalan igual uno al otro 4) No hay fuerza entre la Tierra y la Luna 5) Depende en donde se encuentre la Luna en su orbita en ese momento ¿Cuál es más fuerte, el tirón de la Tierra sobre la Luna, o el jalón de la Luna sobre la Tierra? 33 ENMS_UG en Celaya

34 Por la 3 a ley de Newton, las fuerzas son iguales y opuestas. La Tierra y la Luna I 1) la Tierra jala más sobre la Luna 2) la Luna jala más sobre la Tierra 3) los dos se jalan igual uno al otro 4) No hay fuerza entre la Tierra y la Luna 5) depende en donde se encuentre la Luna en su orbita en ese momento ¿Cuál es más fuerte, el tirón de la Tierra sobre la Luna, o el jalón de la Luna sobre la Tierra? 34 ENMS_UG en Celaya

35 La Tierra y la Luna II 1) un cuarto 2) la mitad 3) la misma 4) dos veces 5) cuatro veces Si la distancia a la Luna fuera el doble, entonces la fuerza de atracción entre la Tierra y la Luna sería: 35 ENMS_UG en Celaya

36 aumentadistancia 2fuerza disminuirá 4 La fuerza gravitacional depende inversamente al cuadrado de la distancia. Así, si aumenta la distancia por un factor de 2, la fuerza disminuirá por un factor de 4. La Tierra y la Luna II 1) un cuarto 2) la mitad 3) la misma 4) dos veces 5) cuatro veces Si la distancia a la Luna fuera el doble, entonces la fuerza de atracción entre la Tierra y la Luna sería: ¿Para que distancia aumentará la fuerza por un factor de 2? 36 ENMS_UG en Celaya

37 Te pesas en una báscula dentro de un avión que está volando con rapidez constante a una altitud de 20,000 pies. ¿Cómo es la lectura de tu peso en el avión comparada con tu peso medido sobre la superficie de la Tierra? 1) mayor 2) menor 3) igual Volando en Avión 37 ENMS_UG en Celaya

38 Te pesas en una báscula dentro de un avión que está volando con rapidez constante a una altitud de 20,000 pies. ¿Cómo es la lectura de tu peso en el avión comparada con tu peso medido sobre la superficie de la Tierra? 1) mayor 2) menor 3) igual A una gran altura, estás más alejado del centro de la Tierra. Por lo tanto, la fuerza gravitacional en el avión es menor que la fuerza que experimentas en la superficie de la Tierra. Volando en Avión 38 ENMS_UG en Celaya

39 ? Si te pesas en el ecuador de la Tierra, ¿tendrías un peso mayor, menor o similar al peso que tendrías en los polos? 1) mayor 2) menor 3) similar Adivina mi peso 39 ENMS_UG en Celaya

40 ? Si te pesas en el ecuador de la Tierra, ¿tendrías un peso mayor, menor o similar al peso que tendrías en los polos? 1) mayor 2) menor 3) similar fuerza normal estás en movimiento circular una fuerza neta entrando la fuerza normal deberá ser un poco menor que mg La lectura de la báscula es la fuerza normal ejercida por el piso (o la báscula). En el ecuador, estás en movimiento circular, por lo que deberá haber una una fuerza neta entrando hacia el centro de la Tierra. Esto significa que la fuerza normal deberá ser un poco menor que mg. Así, la báscula registrará una lectura menor que tu peso normal. Adivina mi peso 40 ENMS_UG en Celaya

41 41 Péndulo simple El periodo de un péndulo simple depende de su longitud y no de su masa. l g ENMS_UG en Celaya

42 42 Fuerza eléctrica La fuerza eléctrica a diferencia de la fuerza de gravedad puede ser también repulsiva. ENMS_UG en Celaya

43 43 Cuantización de la carga La carga “fundamental” es la carga del electrón cuyo valor es e = 1.6 x 10^-19 C. Todo cuerpo cargado tiene un múltiplo de ésta carga, positiva o negativa; q = Ne. ENMS_UG en Celaya

44 44 Formas de cargar un objeto Podemos cargar un objeto por cualquiera de los siguientes métodos: contacto, fricción e inducción. ENMS_UG en Celaya

45 45 Atracción eléctrica La repulsión de cargas del mismo signo aleja las cargas positivas del papel, mientras las cargas negativas son atríadas, “pegandose” el papel en el peine. ENMS_UG en Celaya

46 46 Ley de Coulomb La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas q1 y q2 separadas por una distancia d está en la dirección de la línea que une las cargas y su magnitud está dada por ENMS_UG en Celaya

47 47 Fuerza magnética La fuerza magnética surge entre los imánes y los metales como el fierro. ENMS_UG en Celaya

48 48 Polos magnéticos Las regiones de los imanes donde la atracción es mayor se llaman polos, allí es más intenso el campo magnético. ENMS_UG en Celaya

49 49 Campo magnético y corriente eléctrica Campo magnético y corriente eléctrica La corriente eléctrica (movimiento de cargas) produce un campo magnético. ENMS_UG en Celaya

50 50 Origen del magnetismo Los electrones al moverse dentro del átomo producen pequeños campos magnéticos. En un material magnetizado hay grupos de átomos que tienen alineados sus campos magnéticos, tales grupos se llaman dominios magnéticos. ENMS_UG en Celaya

51 51 Materiales magnéticos Un material imantado tiene alineados sus dominios magnéticos. Para desimantarlo basta con golpearlo o calentarlo, ¿por qué? ENMS_UG en Celaya

52 52 No existen los polos aislados ENMS_UG en Celaya

53 53 Fuerza fuerte La interacción fuerte es responsable de que los nucleones (protones y neutrones) permanezcan juntos en el núcleo. Es de muy corto alcance. ENMS_UG en Celaya

54 54 Fuerza débil La interacción débil es responsable del decaimiento de un neutrón del núcleo en un protón y un electrón (partícula beta) ENMS_UG en Celaya

55 Partícula beta (electrón) Decaimiento Radiactivo Radioactive isotope Partícula alfa (núcleo de helio-4) Rayos gama 55 ENMS_UG en Celaya