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miércoles, 19 de diciembre de 2018

FUERZAS Y DINÁMICA

Llamamos fuerza a aquella magnitud física capaz de producir deformaciones en un cuerpo y o modificar su estado de reposo o movimiento. Para estudiar lo efectos de las fuerzas entra en el siguiente enlace:



Fisquiweb: Dinamica, Fuerzas y Acciones




Tipos de fuerzas: Entra en el siguiente enlace para ver los 2 tipos de fuerzas basicas: por contacto y a distancia.


Hay fuerzas muy importantes, tanto que tienen nombre propio,  como el peso, la normal, la fuerza de rozamiento...

PESO (P): 
Fuerza con la que la tierra atrae a los cuerpos. Es un caso particular de la ley de gravitación universal, presentada por Isaac Newton en su libro " Philosophiae Naturalis Principia Mathematica", publicado en 1687.

Ley de gravitación universal: "La fuerza con la que se atraen dos masas es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa."


G es la constate de gravitación universal, G=6,67.10-11 N.m2/kg2

En el caso de un cuerpo situado sobre la superficie de la tierra:

g en la tierra es constante, ya que la M de la tierra es constante y la distancia desde el centro de la tierra al cuerpo situado sobre su superficie también es constante. 
De esta forma tenemos  P= m.g, peso para cualquier cuerpo en la superficie terrestre.  Para cualquier otro planeta solo hay que calcular g sabiendo la masa del planeta y su radio.






NORMAL (N): 

Es una fuerza que aparece siempre que un cuerpo está apoyado sobre una superficie. Sobre el cuerpo actua el peso y si esta sobre una superficie y no cae debe existir otra fuerza, opuesta al peso y que lo anule.


Se puede considerar como la reacción al contacto entre las partículas del cuerpo y de la superficie, nunca la reacción al peso, ya que esta se encuentra en el centro de la Tierra.
Tiene dirección perpendicular a la superficie de contacto y sentido hacia fuera de la superficie. No siempre tiene que ser igual y opuesta al peso.


Fuerza de rozamiento (fr):

Al lanzar un cuerpo sobre una superficie va perdiendo velocidad hasta pararse. Esto es debido que un cuerpo cuando se mueve sobre una superficie aparece siempre una fuerza que se opone al movimiento, la fuerza de rozamiento. Su dirección es la del movimiento y sentido contrario.



Depende de las superficies de contacto  y es proporcional al valor de la normal.
F= µ . N ;   µ es el coeficiente de rozamiento, depende de las  superficies en contacto y no tiene unidades.

Para estudiar un poco mas el rozamiento entra en el siguiente enlace:

Fisquiweb: Rozamiento

En el siguiente


Fuerzas y Movimiento: Fundamentos
Clic para Ejecutar

DINÁMICA:  

Estudia el movimiento atendiendo a las causas que lo producen. Se basa en los tres principios establecidos por Newton en el siglo XVII.

1º Principio o Principio de Inercia: 

Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza o la suma de fuerzas que actúa es cero el cuerpo permanece en reposo o se mueve con MRU.

En el siguiente enlace tienes un ejercicio sobre este principio. Lee el problema, haz la simulacion y consesta las preguntas.

Vídeo de la serie "El mundo de Beakman" sobre la primera ley de Newton, la inercia.




2º Principio o Principio fundamental de la dinámica:

Las fuerzas producen aceleraciones, modifican el estado de reposo o movimiento que tiene un cuerpo.

F= m.a    o si actúan varias fuerzas        Fresultante = m.a

La aceleración actúa en la dirección y sentido de la fuerza aplicada o de la fuerza  resultante, si actúan varias. Puede producir aceleraciones, deceleraciones o cambios en la dirección del movimiento.
La aceleración es proporcional a la fuerza aplicada, y la constante de proporcionalidad es la masa del objeto o masa inerte. A mayor masa menos aceleración producida aplicando la misma fuerza

Entra en el siguiente enlace y comprueba cual es el resultado de aplicar una fuerza sobre un astronauta que lleva una determinada velocidad.¡¿Cambia su trayectoria?

Trayectoria de un astronauta dependiendo de la fuerza aplicada

Enlace para comprobar como la aplicacion de una fuerza sobre un objeto modifica su velocidad.Trabaja la segunda ley de Newton.




3º Principio o Principio de acción y reacción:

Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, B responde con una fuerza igual y opuesta aplicada sobre A. a una de ellas le llamamos acción y a la otra reacción.
Ambas fuerzas son simultaneas, es decir, aparecen al mismo tiempo, pero en cuerpos diferentes.


Nunca aparecen fuerzas aisladas en la naturaleza, siempre aparecen por parejas.

En el siguiente enlace tienes una simulación y unas cuestiones sobre este principio.Busca el tercer principio.

Laboratorio virtual Ibercaja: leyes de Newton

 

REPASO LEYES DE NEWTON

Para repasar los tres principios de la dinamica podeis entrar en el siguiente enlace, del IES Aguilar y Cano y repasar el concepto de fuerza como interacción, sumar fuerzas de distintas direcciones, comprobar el principio de inercia, y el principio fundamental de la dinámica.



Tema  de Dinámica de la serie Libros Vivos (recuerda hacer "Averigua lo que sabes" en la parte inferior de la pantalla cuando acabes el tema)



 Videos de la serie "El mundo de Beakman" sobre el rozamiento y la fricción. Muy interesantes y divertidos.


 



lunes, 7 de abril de 2014

FUERZAS. COMPOSICION O SUMA DE FUERZAS

 FUERZA:

Llamamos fuerza a aquella magnitud física capaz de producir deformaciones en un cuerpo y o modificar su estado de reposo o movimiento.
Son magnitudes vectoriales, además del valor numérico tenemos que indicar su dirección y el sentido en el que se aplica. Por eso se representan mediante vectores.



Tipos de fuerzas:
 Las fuerzas surgen debido a la interación entre dos cuerpos. Existen dos tipos  interacciones entre dos cuerpos, por contacto y fuerzas a distancia.

Fuerzas por contacto: Cuando dos cuerpos entran en contacto y surge una fuerza o interacción, por ejemplo dar una patada a un balón, empujar un mueble...


 Fuerzas a distancia: Son aquellas interacciones que aparecen sin que los cuerpos se encuentren en contacto. Son la atracción gravitatoria (el peso),  la inteacción electromagnética (responsable de la las fuerzas de atracción y repulsión eléctrica y la interaccion magnetica) y la fuerza nuclear fuerte (responsable de la unión de las partículas del núcleo) y la fuerza nuclear débil.






MEDIDA DE FUERZAS. LEY DE HOOKE:

Uno de los efectos de las fuerzas es producir deformaciones. Si ésta se produce sobre un resorte o muelle la deformacion producida es proporcional a la fuerza aplicada.
De forma matemática:

F= k. (l-lo)
Siendo k la constante elástica del resorte, característica de cada muelle, y (l-lo)el alargamiento producido. Para comprobar la ley de Hooke entra en la siguiente simulación.


 Un dinamómetro, instrumento para medir fuerzas, no es mas que un muelle graduado, llevan marcada la escala en Newtons en lugar marcar el alargamiento en cm. Sólo hay que utilizar la ley de Hooke para realizar esta escala.



COMPOSICIÓN O SUMA DE FUERZAS CONCURRENTES

Las fuerzas son vectores, por lo que no se pueden sumar sus valores numericos sin mas. Es necesario tener en cuenta su direccion y sentido.

Si las fuerzas tienen misma direccion y sentido:  Las fuerzas tienen además el mismo punto de aplicacion, son concurrentes. En este caso la resultante lleva la misma direccion y sentido que las fuerzas iniciales y su modulo será la suma de los módulos.
 

 R= F1+F2

Si las fuerzas tienen misma direccion pero sentido contrario: En este caso la resultante lleva la misma direccion y sentido que la fuerza mayor y su modulo será la resta de los módulos (mayor menos menor).

 R= F1 - F2

Si las fuerzas llevan cualquier dirección:  se cumple la ley del paralelogramo. La fuerza resultante se corresponde con la diagonal del paralelogramo definido por las fuerzas iniciales.


si las fuerzas son perpendiculares se puede calcular la resultante aplicando el teorema de Pitágoras.



R2= F1 2 +  F22


Para trabajar con ellas entra en el siguiente enlace, trabaja con las simulaciones y contesta a las preguntas.


DESCOMPOSICION DE FUERZAS

 Necesario cuando tenemos que sumar fuerzas de distintas direcciones. Para ello lo primero que hay que hacer es descomponer las fuerzas proyectandolas sobre cada eje, mediante las funciones trigonométricas seno y coseno de un ángulo.



Aplicando estas razones trigonométricas podemos calcular las componentes x e y de cualquier fuerza:


 


Si tenemos que sumar varias fuerzas, solo hay que calcular sus componentes en los ejes X e Y y sumar las fuerzas que aparecen en cada uno de los ejes. De esta forma llegaremos a un problema con dos fuerzas, una en el eje X y otra en el eje Y perpendiculares. Para calcular la resultante sólo tenemos que aplicar el teorema de Pitágoras.