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INSTITUCIÓN EDUCATIVA EL BOSQUE
FISICA GRADO 1001
DINÁMICA
Es la rama de la Mecánica que estudia el movimiento de los cuerpos analizando la causa que lo
produce.
Una fuerza es toda acción que puede variar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo o
bien producir deformaciones sobre él. Las fuerzas tienen carácter VECTORIAL: no es igual el que
produce sobre un cuerpo una fuerza dirigida hacia arriba que otra de la misma intensidad, pero
dirigida hacia abajo. Por este motivo, las fuerzas se representan mediante vectores, con todas las
características que ellos tienen: punto de aplicación, dirección, sentido y magnitud.
LEYES DE NEWTON
INERCIA: Todo cuerpo tiende a mantener su estado de movimiento rectilíneo con velocidad
constante, o permanecerá en reposo si el cuerpo se encuentra inicialmente en este estado.
MOVIMIENTO: La aceleración que experimenta un cuerpo cuando sobre él actúa una fuerza
resultante, es directamente proporcional a la fuerza, e inversamente proporcional a la masa y dirigida
a lo largo de la línea de acción de la fuerza. F = m.a
ACCIÓN Y REACCIÓN: A toda acción se opone siempre una reacción igual y contraria o también las
acciones mutuas entre dos cuerpos son siempre iguales y dirigidas a partes contrarias.
PESO (w): Es la fuerza que ejerce la tierra sobre él debido a la atracción gravitacional. Se representa
por w= m.g
TENSIÓN (T): Es la ejercida por una cuerda, considerada de masa despreciable e inextensible, sobre
un cuerpo que está ligado a ella.
NORMAL (N): Es la ejercida por una superficie sobre un cuerpo que se encuentra apoyado en ella.
ROZAMIENTO (Fr): La fuerza que se opone al movimiento. Depende de la naturaleza de las
superficies que se ponen en contacto. Fr = . N
ELÁSTICA O RECUPERADORA (Fre): La fuerza que ejerce un resorte es directamente
proporcional a la deformación que sufre y dirigida en sentido contrario a está deformación.
Fre = – K.x
CENTRÍPETA Y CENTRIFUGA: La fuerza resultante que provoca la aceleración centrípeta
(movimiento circular), se llama fuerza centrípeta. Fc = m. ac La fuerza de reacción a la fuerza
centrípeta se llama fuerza centrifuga.
Resuelve las siguientes situaciones
1.
Qué variación experimenta la aceleración de un cuerpo, cuando la fuerza neta que actúa sobre
él:
a. Se dúplica
b. Se reduce a la mitad
2.
¿Qué diferencias hay entre las aceleraciones de dos cuerpos de masas m1 y m2, cuando sobre
ellos actúa la misma fuerza?
a. si m2 = 2m1
b. Si m2 = m1/2
3.
¿En qué porcentaje varía la aceleración de un cuerpo cuando su masa se incrementa en un
50% y la fuerza permanece constante?
4.
¿En qué porcentaje varía la aceleración de un cuerpo cuando su masa se reduce en un 50% y
la fuerza permanece constante?
5.
Sobre un cuerpo de masa m actúa una fuerza F, produciendo en él una aceleración. ¿Cuál
será la aceleración sí:
a. La fuerza se triplica y la masa permanece constante.
b. La fuerza permanece constante y la masa se triplica.
c. La fuerza y la masa se duplican.
d. La fuerza se dSuplica y la masa se reducen a la mitad.
6.
Una fuerza de 20 N actúa sobre un cuerpo de masa 5 g durante 10 s. ¿Qué espacio recorre el
cuerpo en ese tiempo?.
7.
Sobre un cuerpo de 4 kg se aplica una fuerza de 10 N durante 5 s, ¿qué aceleración adquiere
el cuerpo?¿Qué velocidad tendrá a los 5 s?
8.
¿Durante cuánto tiempo debe actuar una fuerza de 10 N sobre un cuerpo en reposo de 400 g
de masa para que dicho cuerpo alcance una velocidad de 20 m/s?
9.
¿Cuánto debe valer la fuerza necesaria para acelerar una masa de 300 kg hasta alcanzar una
velocidad de 36 km/h en 5 s, si hay que vencer un rozamiento de 80 N?
10. ¿Durante cuánto tiempo ha actuado una fuerza de 120 N sobre un cuerpo de masa 25 kg para
comunicarle una velocidad de 90 km/h?
Identifica las fuerzas que actúan sobre los siguientes cuerpos
1.
2.
m1




3.





4.
m2
m1
m3
m3
m1
m2
Relaciona las columnas A y B, escribiendo en el paréntesis de la columna B el número que
corresponde, según las definiciones de la columna A, a su respectivo concepto en la columna B.
A
1. El producto de la masa gravitacional del cuerpo
por la aceleración de la gravedad terrestre.
(
) Normal
2. Fuerza que se opone al movimiento,
dependiendo de la superficie de contacto.
(
) Peso
(
) Tensión
(
) Rozamiento
(
) Centrípeta
(
) Centrífuga
(
) Recuperadora
3. Fuerza que se ejerce sobre cuerpos elásticos
4. Fuerza que se ejerce sobre las cuerdas.
5. La fuerza resultante que provoca la aceleración
en un movimiento circular hacia el centro de la
trayectoria.
6. Fuerza ejercida por una superficie.
7. Fuerza de acción a la fuerza centrípeta.
B
ESTATICA
La Estática es la parte de la mecánica que estudia el equilibrio de fuerzas, sobre un cuerpo en reposo.
Estática es la rama de la mecánica que analiza las cargas (fuerza, par / momento) en los sistemas
físicos en equilibrio estático, es decir, en un estado en el que las posiciones relativas de los subsistemas
no varían con el tiempo. Por la primera ley de Newton, esta situación implica que la red de la fuerza y el
par neto (también conocido como momento de la fuerza) de cada organismo en el sistema es igual a
cero
PASOS PARA LA SOLUCIÓN DE PROBLEMAS EN ESTATICA
 Ubico las fuerzas que estén afectando la masa en el sistema.
 Ubico todas las fuerzas en un diagrama de cuerpo libre, es decir colocar las fuerzas en un plano
cartesiano donde las fuerzas salen del origen del plano. Se hace un diagrama de cuerpo libre por
cada masa que haya en el sistema.
 Si hay fuerzas con ángulo de inclinación hallamos sus respectivas componentes rectangulares.
 Realizamos sumatorias de fuerzas en cada uno de los ejes e igualamos a cero, (no hay movimiento),
de esta manera obtenemos dos ecuaciones, y hallamos los valores desconocidos, despejando la
ecuación que tenga una incógnita o aplicando el resolviendo sistema de ecuaciones, por sustitución
si las dos ecuaciones tienen dos incógnitas.
Resuelva los siguientes problemas
1. De una cuerda que pasa a través de una polea penden dos cuerpos de 60kg y 100 kg de masa.
Calcular la aceleración de los cuerpos y la tensión de la cuerda.
2. Dos masas de 12 kg están ligadas por una cuerda, una sobre la superficie horizontal y la otra en
el aire. Calcular la aceleración del sistema y la tensión de la cuerda.
3. Dos masas m1 = 40 kg y m2= 80 kg están ligadas por una cuerda, la de 40kg apoyada sobre la
superficie de un plano inclinado que forma 60º con la horizontal y la de 80 suspendida en el aire.
El plano inclinado y la polea carecen de rozamiento. Calcular la aceleración de las masas y la
tensión de la cuerda.
4. Que aceleración le imprime un plano inclinado de 30º, a un cuerpo de 6kg que rueda sin
rozamiento?
5. Un cuerpo de 12 kg cuelga de una cuerda que pasa por una polea sin rozamiento y está
conectada a otro bloque de 8kg, situado en una mesa pulida. Determinar la aceleración de los
bloques y la tensión de la cuerda.
FUERZA DE ROZAMIENTO
La fuerza de rozamiento es una fuerza que aparece cuando hay dos cuerpos en contacto y es una
fuerza muy importante cuando se estudia el movimiento de los cuerpos. Es la causante, por ejemplo, de
que podamos andar (cuesta mucho más andar sobre una superficie con poco rozamiento, hielo, por
ejemplo, que por una superficie con rozamiento como, por ejemplo, un suelo rugoso).
Existe rozamiento incluso cuando no hay movimiento relativo entre los dos cuerpos que están en
contacto. Hablamos entonces de Fuerza de rozamiento estática. Por ejemplo, si queremos empujar un
armario muy grande y hacemos una fuerza pequeña, el armario no se moverá. Esto es debido a la
fuerza de rozamiento estática que se opone al movimiento. Si aumentamos la fuerza con la que
empujamos, llegará un momento en que superemos está fuerza de rozamiento y será entonces cuando
el armario se pueda mover. Una vez que el cuerpo empieza a moverse, hablamos de fuerza de
rozamiento dinámica. Esta fuerza de rozamiento dinámica es menor que la fuerza de rozamiento
estática.
La experiencia muestra que:
la fuerza de rozamiento entre dos cuerpos no depende del tamaño de la superficie de contacto entre
los dos cuerpos, pero sí depende de cúal sea la naturaleza de esa superficie de contacto, es decir,
de que materiales la formen y si es más o menos rugosa.
La magnitud de la fuerza de rozamiento entre dos cuerpos en contacto es proporcional a la normal
entre los dos cuerpos, es decir: Fr = ·N donde  es lo que conocemos como coeficiente de
rozamiento. Hay dos coeficientes de rozamiento: el estático, e, y el cinético, c, siendo el primero
mayor que el segundo: e > c
Resuelva los siguientes ejercicios
1. Un bloque de 10 kg se desliza sobre un plano inclinado que forma un ángulo de 42º con la
horizontal. Calcular la aceleración del bloque si el coeficiente de rozamiento cinético entre el
bloque y la superficie es 0.2
2. Dos bloques cuyas masas son 20kg y 40 kg están ligados por una cuerda y se deslizan por un
plano inclinado que forma un ángulo de 30º con la horizontal si c= 0.25 para el bloque de 25kg y
c=0.5 para el bloque de 40 kg. Calcular la aceleración de los bloques y la tensión de la cuerda.
FUERZA ELASTICA ( Fre ): la fuerza elástica es la que ejercen los resortes, y está
dirigida en sentido contrario a la fuerza aplicada. Esta fuerza se calcula según la ley de
Hooke,
resorte.
F  k.x , donde
k, es la constante elástica del resorte, y x la deformación del
1. Una masa de 15kg descansa sobre un plano inclinado 25º respecto a la horizontal, sin rozamiento,
suspendido de un resorte. Si el resorte se ha alargado 16cm. Calcular: La constante de elasticidad
del resorte, si la masa se desplaza 16cm por debajo de la posición de equilibrio y se deja en libertad.
¿Cuál será su aceleración?
2. Calcule la constante de elasticidad resultante del siguiente sistema de resortes
k1
k2
k5
k3
k1 = 3N/m
k4
k2 = 2N/m
k3 = 4N/m
k4 = 1N/m
k5 = 2N/m