DinámicaClase 6 Física

C o n c e p t o d e f u e r z a

La fuerza se puede definir como la interacción entre dos cuerpos, paraque quede determinada debemos indicar que cuerpo esta ejerciendo lafuerza y sobre quien la ejerce. Ademas debemos conocer su valor, esdecir su modulo, en que direccion y en que sentido se aplica. Por tanto sepuede decir que la fuerza es una magnitud vectorial.

La unidad de medida de fuerza es el Newton (N)

1N = 1Kg ! m/s2

f u e rzas i m po rta nt es

Es aquella que se ejerce sobre un cuerpo por efecto de la gravedad de otro cuerpo, como por ejemplo la tierra. Esta fuerza es ejercida sin que haya necesidad de contacto entre los cuerpos, a esto le llamamos acción a distancia. Entonces podemos decir que todo cuerpo en presencia de gravedad, está sometido a una fuerza peso.

Es aquella fuerza que ejerce una superficie cualquiera sobre un cuerpo. Esta fuerza tiene igual magnitud que el peso

1 . F u e r z a p e s o ( P ) 2 . F u e r z a n o r m a l ( N )

IMPORTANTE: siempre está dirigida hacia el centro de la tierra.

IMPORTANTE: siempre actúa perpendicular a la superficie, exceptuando sólo en el caso que el plano sea horizontal y sin existencia de otra fuerza vertical

Fnormal

Fpeso

P = m · g

m: masa del cuerpog: aceleración de gravedad, su valor aproximado es 9,8 m/s2

Es aquella fuerza que ejerce una cuerda sobre un cuerpo (se desprecia la masa de las cuerdas en análisis de problemas y son inextensibles). La tensión siempre es ejercida por la cuerda en los dos extremos, estos valores siempre son de magnitud igual, por ello en la cuerda la tensión es solo una.

Es ejercida por la superficie sobre un cuerpo de forma paralela a la superficie. Se opone al movimiento de los cuerpos sobre una superficie, lo cual se debe a pequeñas irregularidades en la superficie de contacto.

3 . T e n s i ó n ( T ) 4 . F u e r z a d e f r i c c i ó n o r o c e

Un cuerpo en reposo sobre una superficie rugosa horizontal, y no se ejerce fuerza para moverlo (no hay fuerza de roce).

Cuando se aplica una fuerza, aparecera en la misma direccion, pero en sentido contrario la fuerza de friccion. Si este mismo cuerpo continua sin moverse indica que el valor del roce es de igual magnitud a la fuerza aplicada.

fe = 𝜇e ! N

La fuerza de roce esta tica (fe) es aquella que actua cuando el cuerpo esta en reposo . Si la fuerza aplicada aumenta su valor y el cuerpo sigue en reposo, isignifica que el roce tambien ha aumentado su valor en igual cantidad.

Valor límite

En caso de que el valor de F sea superior a la fuerza de roce estático máxima, se da una fuerza de fricción cinética (fc), lo cual quiere decir que el cuerpo esta en movimiento, esta fuerza es de valor constante.

fc = 𝜇c ! N𝜇c =Coeficiente de roce cinético

𝜇e =Coeficiente de roce estático

T

m

Diagrama de cuerpo libre

Diagrama de cuerpo libre consiste en mostrar todas las fuerzas que se ejercen sobre el cuerpo (no se consideran

las fuerzas internas del cuerpo ni las que el cuerpo

ejerce sobre otros).

Normal

TensiónFroce

Peso

Principios de

Newton

SPOILER! (Son 3)

—SOMEONE FAMOUS

“Un cuerpo permanecerá en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme (MRU), a

menos que una fuerza externa actúe sobre él. ”

Principio de

inercia

1.

—SOMEONE FAMOUS

“Siempre que una fuerza no equilibrada actúa sobre un cuerpo, en la dirección y sentido de la

fuerza se produce una aceleración, que es directamente proporcional a la fuerza e

inversamente proporcional a la masa del cuerpo.”Principio de

aceleración

2.

—SOMEONE FAMOUS

“Cuando un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, éste reacciona sobre

A con una fuerza de igual magnitud, igual dirección y de sentido contrario.”Principio de

acción y

reacción

3.

M o m e nt u m l i n ea l o c a nt i d a d d e m ov i m i e nto

Es una cantidad vectorial, con misma dirección y sentido que el vector velocidad ( v )Su unidad de medida es: Kg m/s

v p

m

La unidad de medida es:

Aca I es un vector que tiene igual direccióny sentido que F:

It1 t2

F F-------- -----------------------------------

t = t2- t1

I = F × t

N × s

P = m × v

R e l a c i ó n m o m e n t u m l i n e a l e i m p u l s oEn la siguiente imágen un cuerpo demasa m, se mueve a una velocidad v1;una fuerza F constante actúa duranteun periodo de tiempo t, veremos quehay una variación en la velocidad,pasando a tener una v2 en el final delintervalo

--------------------------------------------

Por la relación anterior surge la fórmula:

Representa el impulso I que recibió elcuerpo

Representa la cantidad de movimientodel cuerpo, p2 , al final del intervalo t

Representa la cantidad de movimientodel cuerpo, p2 , al inicio del intervalo t

Entonces, la relación es: el impulso es el responsable de la variación del momentum del cuerpo

v1 v2

F F

F × t

m × v1

m × v2

F × t = m × v2 – m × v1

I = p2 – p1 I = p

F u e r z a s i n t e r n a s y e x t e r n a sSon las fuerzas que actúan sobre un sistema de partículas

→ fuerza interna: cuando una partícula del sistema ejerce una fuerza sobre otra del mismo sistema .Estas pueden producir variaciones en la cantidad de movimiento de las partículas del sistema perono en el sistema completo→ fuerza externa: cuando la fuerza es ejercida por un agente externo al sistema

C h o q u e s e n u n a d i m e n s i ó n

● Choques elásticos: cuando los cuerpos al colisionar no sufren modificaciones permanentesdurante el impacto o cuando se conserva su energía cinética. Ej.: bolas de billar al golpearse

● Choques inelásticos: los cuerpos al golpearse se deforman y no mantienen su energía cinética,ej.: choque de autos

● Choque perfectamente inelástico: cuando al colisionar 2 cuerpos se mantienen unidos, ej.:péndulo

P r i n c i p i o d e c o n s e r v a c i ó n d e l m o m e n t u m l i n e a l e n l o s c h o q u e s

Cuando no hay fuerzas externas netas sobre el sistema, se conserva la cantidad de movimiento delsistema.Entonces, la cantidad de movimiento en un sistema de cuerpos que colisionan, inmediatamente antesde la colisión, es igual a la cantidad de movimiento, inmediatamente después del choque, independientedel tipo de choque que ocurra entre dichas partículas.

ANTES

DESPUÉS

DURANTE

v1A v2A

m2m1

m1 m2 F12 ! tF21 ! t

v2Dv1D

m1 m2

Consideremos una colisión directa entre las masas m1 y m2, como lo muestra la imagen anterior ysupongamos que las superficies están libres de fricción. Indicamos sus velocidades antes delimpacto v1A y v2A y después del impacto como v1D y v2D. Los impulsos que se ejercenmutuamente los cuerpos, son de igual magnitud pero de signos contrarios, ya que actúan ensentido opuesto. El intervalo de tiempo transcurrido, durante el choque, es el mismo paraambos cuerpos y se cumple que F12 = -F21, de modo que

La suma vectorial de los momentum de cada partícula, antes del choque, es igual a la sumavectorial de los momentum, después del choque. Por lo tanto se cumple que

● El impulso del cuerpo 1 sobre el cuerpo 2 es I12

● El impulso del cuerpo 2 sobre el cuerpo 1 es I21

I12 = -I21

F12 " t = -F21 " t

m1 ! v1A + m2 ! v2A = m1 ! v1D + m2 ! v2D

P sistema (antes) P sistema (después)

1. Un cuerpo A y uno B, cuelgan de una polea, por medio de una cuerda. Dichos cuerpostienen igual masa, y A sube, mientras B baja. En relación a esto se puede afirmar:

I) El momentum del sistema es de medida 0II) Los dos cuerpos tienen igual momentumIII) Cada uno tiene momentum cero

A) Solo IIB) Solo IC) Solo I y IID) Solo II y IIIE) Solo I, II y III A

B

E j e r c i c i o s

2. Cuando una hoja de papel cae al suelo producto de la fuerza de gravedad, estaría bien afirmar que :

A) el peso de la hoja es ejercido por ella misma, por ello, en este caso no hay fuerza de reaccion. B) la hoja de papel ejerce una fuerza de igual magnitud sobre la Tierra.C) la fuerza de reaccion a la fuerza de gravedad sobre la hoja, es insignificante comparada con la fuerza de accion. D) la hoja al caer esta sometida a dos fuerzas. E) la hoja no ejerce ninguna fuerza sobre la Tierra.