Download Capítulo #6: Fuerza y movimiento.

Fuerzas
Fuerzas y movimiento 6.1
Mr. Millán Colón, José C.
6-marzo-2017
Objetivos
 Definir una fuerza y diferenciar entre fuerzas
de contacto y fuerzas de largo alcance.
 Reconocer el significado de la segunda ley
del movimiento de Newton y usarlas para
resolver problemas de movimiento.
 Explicar el significado de la primera ley de
Newton y describir un objeto en equilibrio.
Vocabulario

Fuerza = Un empujón o un tirón ejercido sobre un objeto,
que tiene magnitud y dirección; puede ser una fuerza de
contacto o largo alcance.
 Sistema = un conjunto definidos objetos.
 Ambiente = el mundo que rodea a un objeto Y ejercer
fuerza de contacto o fuerza de largo alcance sobre el.

Fuerza de contacto = Una fuerza que se ejerce sobre un

Fuerza de largo alcance = Una fuerza que actúa sobre un

Fuerza de gravedad = Una fuerza de atracción existente
objeto solamente al tocarlo.
objeto sin tocarlo.
entre todas las masa.
 Inercia = La tendencia de un objeto en
permanecer quieto o a moverse a una dirección a
una velocidad constante para resistir el cambio de
velocidad.
 Equilibrio =
cero.
La condición en la cual la fuerza neta es
Movimiento que
devuelve un objeto a su posición de equilibrio
como resultado de una fuerza de restauración que
es directamente proporcional al desplazamiento.
 Movimiento armónico simple =
En cualquier movimiento periódico es el
tiempo necesario para repetir un ciclo completo de
movimiento.
 Período =
La distancia máxima que se desplaza un
objeto desde la posición de equilibrio en cualquier
movimiento periódico.
 Amplitud =
 Resonancia mecánica = Condición en la cual la
frecuencia de la oscilación natural es igual a la
frecuencia de la fuerza aplicada.
En cualquier movimiento periódico, el
número de oscilaciones completas medido en
ciclos o Hertz.
 Frecuencia =
 Agente = Una causa específica, inmediata E
identificable de una fuerza.
 Onda = una perturbación rítmica que transporta
energía a través de la materia o del espacio.
Tipos de Fuerza
Fuerza
Símbolo
Definición
Fricción
Ff
La fuerza de contacto que actúa para oponerse al
movimiento deslizante entre la superficie
Normal
FN
La fuerza de contacto ejercida por una superficie
sobre un objeto.
Resorte
Fres
Una fuerza de recuperación, esto es, el empuje o el
tirón que ejerce resorte sobre un objeto.
Tensión
FT
El tirón ejercido por un resorte, cuerda o cable
cuando está atado a un cuerpo y se tensiona.
Empuje
F empuje
Un término general dado a las fuerzas que mueven
objetos, tales como cohetes, aviones, autos Y
personas.
Peso
Fg
Es Una fuerza de largo alcance ocasionada por la
atracción gravitacional entre dos objetos,
generalmente entre la Tierra y objeto.
Problema de practica
 1. Dibuja modelos gráficos para las siguientes
situaciones. Identifica con un círculo cada sistema.
Dibuja fuerzas ejercidas sobre el sistema. Nombra el
agente para cada fuerza que actúa sobre cada
sistema.
a. Un libro sostenido por tu mano.
b. Un libro empujado por tu mano a lo largo de tu
pupitre.
c. Un libro halado por una cuerda a lo largo de tu
pupitre.
d. Un libro colocado sobre un pupitre cuando tu mano
está empujándolo hacia abajo.
e. Una bola justo cuando la cuerda que la sostiene se
rompe.
Un libro sostenido por tu
mano.
Un libro empujado por tu mano
a lo largo de tu pupitre.
Un libro halado por una cuerda a
lo largo de tu pupitre.
Un libro colocado sobre un pupitre
cuando tu mano está empujándolo
hacia abajo.
Una bola justo cuando la cuerda
que la sostiene se rompe.
Convenciones de color
 Los vectores de fuerza son azules.
 Los vectores de posición son verde.
 Los vectores de velocidad son rojos.
 Los vectores de aceleración son violeta.
Segunda ley del
movimiento de Newton.
 Cómo se mueve un objeto cuando una o
más fuerzas se ejercen sobre él.
 La única forma de encontrar la respuesta es
haciendo experimento controlado, donde
las influencias de la gravedad y la fricción
se puedan evitar o minimizar.
De que depende la
aceleración del objeto?
 La aceleración de un objeto es
proporcional a la fuerza neta ejercida sobre
él.
 En una grafica de fuerzas versus
aceleración, la pendiente depende de la
masa. Si la masa es definida como la
pendiente de la grafica; entonces F = ma
Combinación de Fuerzas
 Combinación de fuerzas podrían actuar en
la misma dirección y el mismo sentido, en
las mismas direcciones y sentidos opuestos,
o en direcciones que formen un ángulo
entre sí. Las fuerzas que operan en sus colas
en el punto, están dibujadas en la dirección
de la fuerzas con sus colas en el punto. Esto
se denomina un diagrama de cuerpo libre.
 La suma vectorial de dos o más fuerzas
sobre un objeto se llama la fuerza neta.
Demuestran que la aceleración de un
objeto es proporcional a la fuerza neta
ejercida sobre ese objeto e inversamente
proporcional a la masa del objeto que se
acelera.
 Este es un enunciado de la segunda ley de
Newton, que puede escribirse como una
ecuación.
Fneta
Segunda ley de Newton a =
m
Unidad de Fuerza
 Una unidad de fuerza hace que 1 kg de
masa se acelere a 1 m/s2. Como la fuerza es
igual a la masa multiplicado por la
aceleración, F = ma, una unidad de fuerza
tiene las dimensiones.
kg × m
1 2 =N
s
Problemas de Práctica
2. Dos fuerzas horizontales, de 225 N y 165 N, se
ejercen en la misma dirección y sentido sobre
una cesta. Encuentre la fuerza neta horizontal
sobre la cesta.
3.Si las mismas dos fuerzas se ejercen con
sentidos opuestos, ?Cuál es la fuerza neta
horizontal sobre la cesta? Asegúrate de indicar
la dirección y el sentido de la fuerza neta.
4. La fuerza de 225 N se ejerce sobre la cesta
hacia el norte, y la fuerza de 165 N se ejercen
hacia el este. Encuentra la magnitud, la
dirección y el sentido de la fuerza neta.
5. Tu mano ejerce una fuerza de 6.5 N hacia
arriba sobre una libra de azúcar. Considerando
la fuerza de gravedad sobre el azúcar, ?Cuál
es la fuerza neta sobre el azúcar? Indica la
magnitud, la dirección y el sentido.
6.Calcula la fuerza que ejerce cuando estas
parado sobre el piso (1lb = 0.454 km). La fuerza
es la misma si estas acostado sobre el piso.
Primera Ley del
Movimiento de Newton
 “Un objeto que esta en reposo
permanecerá en reposo o un objeto que se
está moviendo continuará moviéndose en
una línea recta con una velocidad
constante, si y solo si la fuerza neta que
actúa sobre ese objeto es cero”
Problema de ejemplo
 Una soga está levantando un balde
pesado. La velocidad del balde aumenta.
Cómo pueden estar relacionadas las
fuerzas sobre el balde con el cambio en la
velocidad.
Diseña el problema
 Selecciona un sistema de coordenadas y define
la dirección y el sentido positivo de la velocidad.
 Localiza cada punto en el cual el ambiente toca
al sistema.
 Dibuja un diagrama de movimiento e incluye la
velocidad y la aceleración. El balde se mueve
hacia arriba, de tal manera que el sentido de v
es hacia arriba. La velocidad se incrementa de
tal manera que el sentido de a es hacia arriba.
Indica Inicio y final.
 Dibuja el diagrama de cuerpo libre. Remplaza el
balde por un punto y dibuja flechas que
representen FT (soga sobre el balde) y F g (masa
de la Tierra sobre el balde).
Problemas de Práctica
 Para cada problema, dibuja un diagrama de
movimiento y un diagrama de cuerpo libre,
clasificando todas las fuerzas con sus agentes e
indicando la dirección y el sentido de la
aceleración y de la fuerza neta. Dibuja flechas con
las longitudes apropiadas.
 7. Un paracaidista cae a través del aire a una
velocidad constante ( el arrastre del aire es
importante).
 8. Un cable empuja una cesta a una velocidad
constante a lo largo de una superficie horizontal
(existe fricción)
 9. Una soga levanta un balde a una velocidad
constante (ignore el arrastre del aire).
 10. Una soga baja un balde a una velocidad
constante (ignore el arrastre del aire).
 11. Un cohete despega y su velocidad vertical
aumenta con el tiempo (ignore el arrastre del aire).