CINEMÁTICA es la rama de la física que estudia las leyes del movimiento de los cuerpos sin considerar las causas que lo originan (las fuerzas)

Transcripción

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2 CINEMÁTICA es la rama de la física que estudia las leyes del movimiento de los cuerpos sin considerar las causas que lo originan (las fuerzas) MECÁNICA es la rama de la física que estudia y analiza el movimiento y reposo de los cuerpos, y su evolución en el tiempo, bajo la acción de fuerzas DINÁMICA es la rama de la física que estudia las fuerzas

3 ( ) Galileo ( a.c) Aristóteles ( ) Newton Leyes que rigen la mecánica clásica Tres Principios de la Dinámica (leyes de Newton). Ley de la Gravitación Universal.

4 ARISTÓTELES ( a.c) La Tierra está en reposo absoluto, es el centro del Universo. Para los cuerpos que están sobre la Tierra: Reposo: estado natural Movimiento: antinatural y violento y es necesaria una acción para originarlo. Para volver al estado natural de reposo, basta con suspender la acción que origina el movimiento. Ej: si un caballo deja de tirar de un carro, éste se para Si sobre un cuerpo no actúa ningún tipo de interacción el cuerpo necesariamente está o terminará estando en reposo.

5 Cuerpos que no están sobre la superficie terrestre: Lanzamiento de un objeto: movimiento violento que le hace alejarse de la superficie terrestre. Caída de los cuerpos: al ser la Tierra el centro del Universo, todos los cuerpos tienden hacia ella de un modo natural. Movimiento de los astros: La materia celeste es distinta de la materia terrestre. La materia celeste tiene la capacidad de suministrar por sí misma la fuerza necesaria para mantener sus movimientos. Mundo celeste es perfecto y armonioso. Los cuerpos celestes tienen movimiento circular, el movimiento perfecto.

6 Idea sobre las causas del movimiento hasta finales del siglo XVII 1. Si un cuerpo se mueve en una dirección, es porque alguna fuerza lo está empujando en dicha dirección. 2. Un cuerpo no se mueve si sobre él no se ejerce una fuerza

7 Galileo ( )

8 Dos estados naturales: reposo movimiento rectilíneo uniforme Los cambios en el movimiento de un cuerpo son debidos a las fuerzas que se producen sobre él.

9 Newton ( ) Principio de inercia o primer principio Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme, a no ser que la acción de alguna fuerza le obligue a modificar dicho estado. Fuerza: toda acción que produzca cambios en el movimiento de un cuerpo (cambios en la velocidad)

10 Contradice el principio de inercia el hecho de que un balón que rueda sobre el suelo se detenga? Cambios en el movimiento acción de alguna fuerza. Entre el balón y el suelo existe una fuerza que se opone al movimiento y que llega a parar al balón. Dicha fuerza es el rozamiento. Que el balón se pare, no contradice el principio de inercia

11 El rozamiento está presente en todos los movimientos que tienen lugar sobre la Tierra. Los cuerpos tienen tendencia al reposo cuando cesa de actuar la fuerza que los impulsa.

12 El rozamiento es debido a que las rugosidades de las superficies en contacto se engarzan unas con otras. Las moléculas que forman los distintos materiales tienden a adherirse unas con otras cuando dichos materiales se comprimen entre sí. Se puede reducir el rozamiento: Puliendo mucho las superficies lubricando las superficies con aceite: el aceite las separa, impidiendo su contacto.

13 Si sobre un cuerpo en reposo ejercemos una fuerza, en qué dirección se moverá? La fuerza origina cambios en la velocidad, que es una magnitud vectorial. Es la fuerza también una magnitud vectorial?

14 Dirección de la fuerza Sentido de la fuerza

15 La dirección en que se mueve un cuerpo inicialmente en reposo viene determinada por la dirección en que se aplica la fuerza. Esto no tiene por qué ocurrir si el cuerpo estaba en movimiento. Una fuerza no queda definida especificando su valor, que se llama módulo o intensidad, sino que se debe indicar también su dirección y sentido

16 Señala la dirección y sentido de la fuerza que actúa en cada caso

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18 La acción de una fuerza produce una variación de velocidad, o sea una aceleración. Fuerza Aceleración Cambio en el movimiento Cuanto mayor sea la fuerza ejercida sobre un cuerpo, mayor es la aceleración que adquiere.

19 La aceleración producida es directamente proporcional a la fuerza que actúa: F a k F k a k: constante de proporcionalidad Cuál es el valor de la constante de proporcionalidad?

20 La constante de proporcionalidad k depende del cuerpo. A esta constante se le llama masa inerte (m) del cuerpo y su unidad en el S.I es el kg. La ecuación anterior queda: F m a y se conoce como ecuación fundamental de la dinámica o segundo principio de Newton.

21 La unidad de fuerza en el S.I se denomina Newton (N), en honor a Sir Isaac Newton Un Newton es la fuerza que aplicada sobre un cuerpo de un kilogramo, hace que este adquiera una aceleración de 1m/s 2

22 Se denomina peso de un cuerpo a la fuerza con que la Tierra atrae a ese cuerpo m Cuando un cuerpo está en caída libre, cae con a=g=9,8 m/s 2 Un cuerpo de masa 1kg, tiene un peso de 9,8N Medición de masa: balanza F Medición de peso (fuerza): dinamómetro g

23 F m a Como, para medir la fuerza que actúa sobre un objeto, basta con medir su masa y la aceleración adquirida. Problema: medir aceleraciones es un proceso complejo. Necesitamos otro procedimiento para medir fuerzas: Dinamómetro

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26 El alargamiento del muelle es directamente proporcional a la masa suspendida Colgar masas del muelle equivale a tirar de él con cierta fuerza El alargamiento producido en un muelle y la fuerza que lo origina son directamente proporcionales (Ley de Hooke) F k x F:fuerza que actúa sobre el muelle k: constante de recuperación del muelle. (N/m) Δx: alargamiento del muelle x-x 0

27 Si sobre un cuerpo en reposo actúan simultáneamente varias fuerzas en distintas direcciones, crees que se moverá? Las fuerzas pueden anularse entre sí, haciendo que no se mueva. Si las fuerzas no se anulan, el cuerpo se moverá en la dirección y sentido de una única fuerza que se llama resultante y que sustituye el efecto de todas las demás.

28 Se denomina resultante de un conjunto de fuerzas a aquella que produce el mismo efecto sobre el cuerpo que el causado por todas las fuerzas que actúan La aceleración a que se verá sometido un cuerpo tendrá la dirección y sentido de la fuerza resultante.

29 1. Fuerzas que actúan en la misma dirección y sentido Uno de ellos empuja con una fuerza de 200 N Y el otro con una fuerza de 180 N. Qué fuerza Se ejerce sobre el armario? El efecto de ambas fuerzas se superpone. La resultante tendrá la misma dirección y sentido que las fuerzas actuantes. Su valor es igual a la suma de ambas: 200 N N =380 N

30 2. Fuerzas que actúan en la misma dirección y sentido opuesto. Como las fuerzas tienen la misma dirección pero sentidos contrarios, sus efectos se oponen. La resultante tendrá la misma dirección que las fuerzas y su sentido será el de la mayor, es decir hacia la izquierda. Su valor será igual a la diferencia de ambas: 1300 N 1200 N =100 N

31 3. Fuerzas que actúan distinta dirección. La resultante tiene la dirección de la diagonal del paralelogramo que se forma tomando las fuerzas como lados del mismo

32 Podemos sustituir una fuerza por otras, siempre que la resultante de éstas coincida con la fuerza inicial. A este proceso se le llama descomposición de fuerzas, y a las fuerzas que utilicemos, componentes de la fuerza dada F 1 y F 2 son las componentes de F