Física y Química. A = 7 u. B = 5 u

Transcripción

1 Introducción Cálculo con Vectores [a] Vectores con la misma dirección y con el mismo sentido El módulo del vector resultante será la suma de los módulos de los vectores participantes. La dirección y el sentido del vector resultante serán la dirección y el sentido de los vectores participantes. A = 7 u B = 5 u R = A+B = 7u + 5u = 12 u [b] Vectores con la misma dirección y con sentidos opuestos El módulo del vector resultante será la diferencia de los módulos de los vectores participantes. La dirección del vector resultante será la dirección de los vectores participantes. El sentido del vector resultante será el sentido del vector participante de mayor módulo. A = 7 u B = 5 u R = A+B = 7u - 5u = 2 u [c] Vectores perpendiculares El módulo del vector resultante será la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de los módulos de los vectores participantes. La dirección del vector resultante será la diagonal del paralelogramo que describen los vectores participantes. El sentido del vector resultante será desde el punto en el que concurren los vectores participantes hacia el vértice opuesto. Página 1

2 EJERCICIO 01 Calcula y dibuja el vector resultante: Física y Química Página 2

3 Principios de la Dinámica Física y Química Primer Principio de la Dinámica o Principio de Inercia Los cuerpos que están en reposo, o moviéndose con Movimiento Rectilíneo y Uniforme, tienden a quedarse en ese estado si sobre ellos no actúa ninguna fuerza, o la fuerza resultante de las fuerzas que actúan es nula. Segundo Principio de la Dinámica o Principio Fundamental de la Dinámica Si sobre un cuerpo actúa una fuerza, provocará la aparición de una aceleración. Esta aceleración es directamente proporcional a la fuerza aplicada e inversamente proporcional a la masa del cuerpo. La unidad de fuerza en el S.I. es el newton (N). La masa del cuerpo debe estar expresada en kilogramos (kg) y la aceleración en m/s 2. Tercer Principio de la Dinámica o Principio de Acción y Reacción Si un cuerpo ejerce una fuerza (acción) sobre otro cuerpo, éste le responde con otra fuerza (reacción) de la misma intensidad, en la misma dirección, pero en sentido contrario. Ejercicio 02 Un cuerpo, de 40 kg de masa, se encuentra en reposo. Sobre él se ejerce una fuerza de N. Determina: la aceleración a la que está sometido, el espacio recorrido si la fuerza actúa durante 5 segundos y la velocidad que tiene el cuerpo al cabo de ese tiempo. Ejercicio 03 Un vehículo, de 900 kg de masa, circula a 90 km/h. El conductor frena, durante 7 segundos, hasta detenerlo completamente. Calcula la fuerza ejercida por los frenos. Ejercicio 04 Un vehículo, de kg de masa, circula a 72 km/h. El conductor acelera, durante 5 segundos, hasta alcanzar una velocidad de 90 km/h. Calcula la fuerza ejercida por el motor. Página 3

4 Estudio de Algunas Fuerzas [a] El Peso El planeta Tierra atrae a todos los cuerpos que están en su superficie, o cerca de ella, con una fuerza que se conoce con el nombre de peso. Como cualquier fuerza, el peso es el producto de la masa del cuerpo y de la aceleración a la que está sometido. Esta aceleración es la aceleración de la gravedad, g=9,8 m/s 2. Por tanto, el peso de un cuerpo se determina mediante la expresión: [b] La Normal Cuando cuerpo está apoyado sobre una superficie, ejerce sobre ella una fuerza igual a su peso (acción). Según el Tercer Principio de la Dinámica, la superficie le responde con otra fuerza (reacción). Esta fuerza recibe el nombre de fuerza normal. La normal tiene el mismo valor que el peso, tiene su misma dirección, pero tiene sentido contrario. [c] La Fuerza de Rozamiento Cuando un cuerpo se desplaza sobre una superficie aparece una fuerza llamada fuerza de rozamiento. La fuerza de rozamiento tiene la misma dirección que el movimiento, pero sentido contrario. La expresión matemática que permite calcular el valor de la fuerza de rozamiento es: µ es el coeficiente de rozamiento. El coeficiente de rozamiento depende de la superficie sobre la que se desplaza el cuerpo, es siempre un número positivo y menor que 1 y es adimensional (no tiene unidad). [d] Fuerza Recuperadora Cuando un muelle se comprime o se estira (acción), el muelle responde con una fuerza (reacción) llamada fuerza recuperadora o fuerza elástica. K es una constante, característica de cada muelle. x es la longitud que el muelle se ha comprimido o estirado. [e] Fuerza Centrífuga Cuando un cuerpo describe una trayectoria circular, está sometido a una fuerza centrífuga, en la misma dirección del radio y dirigida hacia el exterior. Página 4

5 Procedimiento para la Resolución de Problemas de Dinámica [1] Se realiza un dibujo que represente la situación del cuerpo y todas las fuerzas que actúan sobre él. Se representa, también, mediante una flecha, la dirección del movimiento. [2] Se aplica el Segundo Principio de la Dinámica: Ejercicio 05 Un cuerpo, de 10 kg de masa, está situado sobre una superficie horizontal. Se tira de él con una fuerza de 2 N. Calcula la aceleración que adquiere el cuerpo. Se considera despreciables los rozamientos. Ejercicio 06 Un cuerpo, de 40 kg de masa, está apoyado sobre una superficie horizontal. Se tira de él con una fuerza de 65 N. Si el coeficiente de rozamiento vale 0,1 determina la aceleración que adquiere el cuerpo. Ejercicio 07 Un cuerpo, de 20 kg de masa, está apoyado sobre una superficie horizontal. Unido a él, mediante una cuerda que pasa por una polea, se encuentra otro cuerpo de 2,5 kg de masa. Cuando el sistema se libera, determina la aceleración que adquiere el primer cuerpo. Ejercicio 08 Resuelve el problema anterior si el coeficiente de rozamiento vale 0,1. Página 5