Las Fuerzas. Las fuerzas. Es excelente tener la fuerza de un gigante, pero es tiránico usarla como un gigante. William Shakespeare.

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1 Instrucciones 2 Las Fuerzas Esta presentación muestra como obtener las 1 SEGUNDA LEY DE NETON PROF. ELBA M. SEPÚLVEDA Noviembre 2010 ecuaciones para contestar problemas de fuerzas en una dimensión. Puedes leer cada problema e intentar resolverlo. Luego puedes cotejar tu solución con la solución demostrada en la próxima página. Cualquier duda puedes escribirme a timesolar@gmail.com Reflexión 3 Las fuerzas Es excelente tener la fuerza de un gigante, pero es tiránico usarla como un gigante. illiam Shakespeare 4 DIAGRAMAS DE FUERZAS No sabía que esta era una clase de arte

2 Diagramas de fuerzas 5 El objetivo es ser capaz de representar el movimiento en formas diferentes Fuerza de fricción 6 F a Es la resistencia al movimiento entre dos objetos en contacto. Es una fuerza electromagnética que se debe a la atracción transitoria entre los puntos de contacto Actúa paralela a las 2 superficies en contacto y en dirección opuesta al movimiento = µ Donde = fuerza de fricción µ = coeficiente de fricción = fuerza normal Siempre haz diagramas y dibujos!!!! Fricción F=µN 7 Fuerza normal 8 Fricción estática Se opone a que el objeto comience a moverse Fricción cinética Ocurre cuando el objeto se encuentra en movimiento Fricción estática > Fricción cinética F s > F k Fuerza que mantiene las superficies en contacto y se escribe como: o N. En ocasiones tiene una magnitud igual al peso pero en dirección contraria. Es perpendicular a las superficies en contacto. = -

3 Fuerza aplicada 9 Fuerza que se hace sobre un objeto Ejemplos empleando las Leyes de Newton Puede causar movimiento 10 Depende del punto de vista del investigador Tiene que vencer la fuerza de fricción para causar un movimiento. No es el único caso, también puede haber movimiento cuando hay velocidad constante. Se escribe como FA y en ocasiones puede escribirse como T (tensión) Reflexión Instrucciones El amor por la Ningún ejército puede detener la fuerza de una idea cuando llega a tiempo. Victor Hugo fuerza nada vale, la fuerza sin amor es energía gastada en vano. Albert Einstein Ahora discutiremos varios casos en los que se utiliza el análisis de fuerzas y sus respectivos diagramas para obtener las ecuaciones. Se intercalan ejemplos para ayudar a coprender los conceptos los cuales puedes contestar antes de ver la respuesta. Luego puedes cotejar tu solución con la solución demostrada en la próxima página. Cualquier duda puedes escribirme a timesolar@gmail.com

4 Segunda Ley de movimiento de Newton Establece: Cuando una fuerza no balanceada actúa sobre un objeto, este se acelera. 13 La aceleración varía directamente con la fuerza aplicada no balanceada y tendrá la misma dirección que esta. Segunda ley de Newton en acción Ejemplo de aceleración negativa o deceleración 14 F = m a Caso #1 Velocidad constante 15 Fuerza neta en resumen 16 Determina la fuerza neta cuando el objeto de masa m = 100 kg se mueve a la derecha a velocidad constante, se encuentra sobre una superficie horizontal y se le aplica una fuerza de 250N. F neta = ma = ΣF x = - = (magnitud) F neta = suma de fuerzas F neta = Como viaja a velocidad constante entonces: F= ma= 0 = = 250 N = Datos importantes: Masa y/o peso del objeto Velocidad constante a=0 Fuerza aplicada Superficie horizontal Fuerza neta=f=ma= fuerza no balanceada

5 Balanceo de Fuerzas 17 Ejemplo para velocidad constante 18 Un objeto que pesa 50N se mueve sobre el piso a la derecha a una velocidad constante. Si se le aplica una fuerza de 20 N A) Determina el coeficiente de fricción B) Si se coloca una pesa de 30 N sobre el bloque, qué fuerza se requerirá para mantener al bloque y a la pesa viajando a una velocidad constante? Haz el diagrama F g=20 N = 50N Resultado del ejemplo Caso #2 Sin fricción µ= / = / = 20N/50N µ = 2/5 = µ=0.40 **no tiene unidades T = en magnitud 1 = 50N 2 = 30N µ=0.40 T = 80N F = = µf f N =(.40) (80N) = 32 N = 32N La fuerza aplicada necesaria = 50N F g=20 N F g=20 N Determina la fuerza neta cuando un objeto de masa m = 25 kg se encuentra sobre una superficie horizontal, se le aplica una fuerza de 150N y no hay fuerza de fricción. Determina su aceleración F g T = 50N+30N

6 Superficie sin fricción Aumenta su velocidad; hay aceleración Superficie horizontal Masa=25 kg Fuerza aplicada 150N Discusión caso # A) Fuerza neta=?? = en magnitud B) = ma a = /m F neta = ma = ΣF x = F neta = suma de fuerzas F neta = = 150N = 150N/25kg = 6m/s 2 a=6m/s 2, derecha F g Caso #3 F aplicada y 22 Determina la fuerza neta cuando el objeto de masa m = 25 kg se encuentra sobre una superficie horizontal, se le aplica una fuerza de 100N y la fuerza de fricción es de 10N. Determina la aceleración F g Superficie horizontal Sin fricción Aumenta la velocidad F neta =? m = 25 kg =100N = 10N F neta = ma = ΣF x = 100N 10N = 90N F neta = 90N, derecha Discusión caso #3 23 Determina la aceleración m = 25 kg F neta = ma a= F neta /m= 90N/25kg= =3.6 m/s 2 a= 3.6 m/s 2, derecha F g Caso#4 Objetos lanzados Se lanza una bola directamente hacia arriba. Si su masa es de 0.51 kg y la fuerza aplicada es de 20N, arriba, Cuál será la fuerza neta? Cuál será su aceleración? ****considera las fuerzas que ocurren cuando sube, baja o si se encuentra atado a una cuerda. Puede haber resistencia del aire? 24 R

7 Suspendido en aire Lanzado hacia arriba Se le aplica una fuerza m= 0.51 kg =20N, arriba g=9.81m/s 2 = mg = (0.51 kg) (-9.81m/s 2 ) -5.0N = 5.0N, abajo = 5.0N, abajo Discusión caso#4 25 F neta = ma = ΣF x = F neta = 20N 5.0N F neta = 15.0N F neta = 15.0N, arriba Cuál será su aceleración? a= F neta /ma = 15.0N/0.51kg = 2.94 m/s 2, arriba a= 29 m/s 2, arriba a= 29 m/s 2, arriba T R Caso#5 Elevadores Un elevador lleno de personas se mueve directamente hacia arriba. Si la masa es de 500 kg y si la tensión del cable es 5000N, arriba, Cuál será la fuerza neta? Cuál será su aceleración? Considera el elevador cuando sube, baja o se mueve a velocidad constante Puede haber resistencia del aire? 26 T R Discusión caso#5 Considera otros casos Suspendido en aire halado hacia arriba Se le aplica una fuerza m= 500 kg T= =5000N, arriba g=9.81m/s 2 = mg= (500 kg) (-9.81m/s 2 ) -4905N = 4905N, abajo 27 F neta = ma = ΣF x = T F neta = 5000N 4905N F neta = 95N F neta = 95N, arriba Cuál será su aceleración? a= F neta /ma = 95N/500kg = 0.19 m/s, arriba a= 0.19 m/s 2, arriba R T Lanzado hacia abajo 28 Pase de futbol

8 Caída libre 29 Caída libre- ocurre cuando es el peso la única fuerza que actúa sobre un objeto Resistencia del aire- es una fuerza de fricción del aire contra un objeto. Esta fuerza es en dirección opuesta al movimiento y depende de la forma del objeto Velocidad terminal Es una velocidad constante debido a la resistencia del aire y cuando esta iguala el peso del objeto del aire y cuando esta iguala el peso del objeto Peso = resistencia del aire = mg= F r 30

9 33 Preparado por, MA.Ed. 2010