Download tema 3 – la dinámica - colegio la inmaculada

Colegio “La Inmaculada”
Misioneras Seculares de Jesús Obrero
Nueva del Carmen, 35. – 47011 Valladolid.
Tel: 983 29 63 91 Fax: 983 21 89 96
e-mail: [email protected]
Área de Física y Química
4º de ESO
Apuntes de Área
TEMA 3 – LA DINÁMICA
Objetivos / Criterios de evaluación
O.3.1 Conocer y aplicar las leyes de Newton
O.3.2 Conocer y aplicar la Ley de Gravitación Universal.
O.3.3 Conocer y aplicar las Leyes de Kepler
O.3.4 Relacionar los movimientos de la Tierra y de la Luna y los fenómenos asociados.
O.3.5 Conocer los componentes del universo.
O.3.6 Resolver problemas de movimientos circulares donde se involucre la fuerza
centrípeta
1. Las fuerzas y sus efectos (Página 60)
Def.: Fuerza: Es toda causa capaz de producir una deformación o de alterar el estado de
movimiento de un cuerpo
Def.: Dinámica: Es la rama de la física que estudia los movimientos de los cuerpos
producidos por fuerzas que actúan sobre ellos.
Leyes de la Dinámica.
Primera Ley de Newton. Principio de Inercia: Todo cuerpo permanece en reposo o en
MRU si la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre él es nula.
Segunda Ley de Newton. Principio Fundamental de la Dinámica: la aceleración que
experimenta un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza que actúa sobre él. La
constante de proporcionalidad es característica de cada cuerpo y se denomina masa del
cuerpo. F=m·a
Tercera Ley de Newton. Principio de Acción y Reacción: Cuando un cuerpo ejerce una
fuerza sobre otro (acción) este ejerce sobre el primero una fuerza (reacción) de la misma
intensidad y dirección que la primera pero de sentido contrario.
http://www.ibercajalav.net/actividades.php?codopcion=2252&codopcion2=2257&codopcio
n3=2329&codopcion4=2329
http://crecea.uag.mx/flash/LEYES.swf
http://www.meet-physics.net/David-Harrison/index_spa.html
2. Fuerzas en nuestro entorno (Página 64)
Def.: Peso de un cuerpo: es la fuerza que la Tierra ejerce sobre los cuerpos situados en
su superficie como consecuencia de la Ley de Gravitación Universal. Tiene la dirección de
la línea que une el centro de gravedad del cuerpo y el centro de la Tierra y sentido hacia
el centro de la Tierra. No debemos confundirla con la masa que es una característica del
cuerpo en sí. El peso es propio del planeta Tierra y varía de unos planetas a otros en
Tema 3 – La dinámica
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función de su masa y su tamaño, mientras la masa permanece constante. Como
F=m·a,
p=m·g.
Def.: Fuerza de rozamiento: Todos los cuerpos que se mueven en contacto con otros
experimentan una fuerza de la misma dirección que el movimiento pero de sentido
contrario a él, y que aparece en la superficie de contacto entre ambos. Su magnitud
depende de la fuerza con la que uno se apoya sobre otro, perpendicular a la superficie de
apoyo (Fuerza Normal) y de la naturaleza de los cuerpos. Pero no depende de la
magnitud de la superficie de contacto.
Fr=μ·N.
Siendo μ el coeficiente de rozamiento entre ambas superficies.
El coeficiente de rozamiento puede ser estático o dinámico. Se aplica el coeficiente
estático cuando el cuerpo está en reposo y va a comenzar el movimiento. Se aplica el
coeficiente dinámico cuando el cuerpo ya está en movimiento y va a continuar en
movimiento. El coeficiente estático es mayor que el dinámico. Es decir. La fuerza de
rozamiento es mayor cuando un cuerpo va a comenzar a moverse que una vez en
movimiento.
Def.: Fuerza centrípeta: Es la fuerza generada como consecuencia de la aceleración
centrípeta que se produce cuando un cuerpo gira. Esta fuerza tiene la dirección de la
recta que une al cuerpo con el centro de giro y sentido hacia dentro. Su valor es
Fc= m·ac.
3. Gravitación (Página 70)
Ley de la Gravitación Universal: La fuerza de atracción mutua entre dos cuerpos es
directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia que les separa. Tiene la dirección de la recta que une los centros
de gravedad de los cuerpos y tiende a aproximarlos.
G=6,67 * 10 -11 N m2/kg2
Leyes de Kepler
La atracción gravitatoria tiene como consecuencia la aparición de fenómenos como el
peso de los cuerpos, la atracción entre las partículas de los núcleos atómicos, los
sistemas planetarios y los movimientos y posiciones de los cuerpos celestes en general.
Primera Ley de Kepler: Los cuerpos del Sistema Solar giran en órbitas elípticas
alrededor del Sol, que está situado en uno de los focos de la elipse.
Segunda Ley de Kepler: El radio vector que une los planetas con el Sol barre áreas
iguales en tiempos iguales.
Tercera Ley de Kepler: Para cualquier planeta del Sistema Solar, el cuadrado de su
periodo orbital es proporcional al cubo de la distancia media de la órbita alrededor del Sol.
K=p²/r³
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4. Astronomía
Def. Astronomía es la ciencia que estudia el origen, composición, situación y movimiento
de los astros en el firmamento.
Def. Astrología es una disciplina no científica que estudia la presunta influencia del
movimiento de los astros sobre el devenir de las vidas de las personas.
Teorias geocéntricas: son las teorías que trataban de explicar los movimientos de las
figuras en el cielo basándose en distintas esferas móviles cuyo centro era el planeta
Tierra. Explicaban con cierta facilidad el movimiento del Sol así como del resto de las
estrellas o incluso la Luna, pero tenían muchas dificultades para explicar el movimiento de
los planetas que parecía errático por el universo. Podemos destacar las teorías de
Apolonio de Rodas (S II A.C.) y Ptolomeo de Alejandría (S II D.C.)
Teorías heliocéntricas: son las que, desde Copérnico (S XVI) Explicaban el movimiento
de los astros suponiendo un movimiento de los planetas y de la Tierra alrededor del Sol.
Fueron teorías muy criticadas desde la Iglesia y algunos de sus científicos castigados por
sostenerlas (Galileo S XVII)
Teorías actuales: En el origen el universo debía estar concentrado en un espacio muy
pequeño del Universo. Este espacio sufrió una gran explosión (Big Bang) que esparció
galaxias y el resto de los cuerpos del Universo. Desde ese momento el Universo se está
expandiendo, alejándose unas galaxias de otras. Desde nuestro planeta puede percibirse
una radiación de fondo que se supone tiene su origen en el Big Bang. No obstante la
velocidad de expansión del Universo no puede justificarse sin suponer la existencia de
cierta materia oscura de enorme abundancia, que estaría rellenando espacios entre
cuerpos celestes provocando por atracción gravitatoria que la expansión sea más lenta.
Algunos científicos defienden que, debido a que la expansión se pudiera estar deteniendo,
pasado un cierto tiempo, el universo sufrirá un colapso y volverá a concentrarse hasta que
termine en una gran implosión (Big Crunch) reiniciándose el ciclo.
5. El ciclo de las estrellas
La vida de las estrellas puede dividirse en tres fases:
http://www.youtube.com/watch?v=H1kuuCqfLP0
Presecuencia principal: Las estrellas se forman a partir de la fragmentación y
condensación de inmensas nubes gaseosas de gran densidad, tamaño y masa total.
Secuencia principal: Se llama secuencia principal a la fase en que la estrella quema
hidrógeno en su núcleo mediante fusión nuclear. Una vez instalada en la secuencia
principal la estrella se compone de un núcleo donde tiene lugar la fusión del hidrógeno al
helio y un manto que transmite la energía generada hacia la superficie. La mayor parte de
las estrellas pasan el 90% de su vida.
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Evolución posterior a la secuencia principal: Depende de la masa de las estrellas.
Estrellas de menos de 9 veces la masa solar: Cuando se agota el hidrógeno en su núcleo,
empieza a quemarlo en una capa alrededor de éste. Como resultado, la estrella se hincha
y su superficie se enfría. A partir de entonces comienza a hincharse y se convierte en una
gigante roja. La estrella comienza a quemar el Helio. Al final, la estrella se hincha y separa
en dos zonas, la estrella acabará expulsando sus capas exteriores en forma de nebulosa
planetaria, y el núcleo acabará por convertirse en una enana blanca y más tarde enana
negra, aunque no se conoce aún ninguna.
Estrellas de masa elevada, entre 9 y 30 veces la masa solar: van quemando el
combustible estelar al mismo tiempo que se hinchan y pasan por las etapas de
supergigantes azules, amarillas y finalmente rojas. Finalmente se produce la implosión y
el resultado sería de una estrella de neutrones o de un agujero negro, en función de la
masa de la estrella.
6. Los satélites
Los satélites artificiales: Son naves espaciales fabricadas por el ser humano y enviadas
al espacio con vehículos de lanzamiento. Su movimiento se debe a la interacción de la
atracción gravitatoria de la tierra y a la fuerza centrífuga producida por la aceleración
centrípeta del movimiento circular.
Según su utilidad podemos encontrar satélites de comunicaciones, de observación
terrestre, astronómicos, de posicionamiento global etc…
Estación espacial: es un vehículo puesto en una órbita y destinado a ser habitado por
personas.
El abandono de este tipo de aparatos, al final de su vida útil, en el espacio ha ido
propiciando la aparición de una gran cantidad de la denominada “basura espacial”. Naves
que orbitan el planeta y que están en desuso. Existe un cierto riesgo de colisión entre la
basura espacial y otro tipo de naves así como de caída sobre el planeta si se pierde el
equilibrio entre las fuerzas que mantienen la órbita en equilibrio.
Tema 3 – La dinámica