Un sistema de referencia se representa mediante unos EJES DE COORDENADAS (x,y), en cuyo origen estaría situado el observador.

Transcripción

1 UD6 FUERZAS Y MOVIMIENTO EL MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS Un cuerpo está en movimiento si cambia de posición con respecto al sistema de referencia; en caso contrario, está en reposo. Sistema de referencia es un punto respecto al cual se describe el movimiento de un cuerpo. Un sistema de referencia se representa mediante unos EJES DE COORDENADAS (x,y), en cuyo origen estaría situado el observador. ESTUDIO DEL MOVIMIENTO Para estudiar el movimiento de un cuerpo se precisa definir una serie de conceptos: EJEMPLOS DE MÓVILES ORIGEN: Punto a partir del cual se define la posición de un cuerpo. MÓVIL: Es el cuerpo en movimiento. TRAYECTORIA: Camino descrito por el cuerpo en su movimiento y que resulta de unir los puntos correspondientes a las sucesivas posiciones que ocupa el móvil en su recorrido. Si la trayectoria es una línea recta se habla de movimiento rectilíneo (M.R.). DISTANCIA RECORRIDA ( s ): Es el espacio real recorrido por el móvil, desde la posición inicial hasta la posición final. Se representa por s y equivale a: s = S f -S 0. (S f = valor final; S 0 = valor inicial). DESPLAZAMIENTO ( X ): Distancia entre la posición final e inicial del móvil en determinada dirección y sentido en línea recta. ( X = S x -S 0 ). 1

2 VELOCIDAD Y RAPIDEZ (V) Rapidez y velocidad son dos magnitudes cinemáticas que suelen confundirse con frecuencia. Recuerda que la distancia recorrida y el desplazamiento efectuado por un móvil son dos magnitudes diferentes. Precisamente por eso, cuando las relacionamos con el tiempo, también obtenemos dos magnitudes diferentes: La rapidez es una magnitud escalar que relaciona la distancia recorrida con el tiempo. La velocidad es una magnitud vectorial que relaciona el cambio de posición (o desplazamiento) con el tiempo. DIFERENCIAS ENTRE MAGNITUDES ESCALARES Y VECTORIALES MAGNITUDES ESCALARES: Son aquéllas en las que las medidas quedan claramente determinadas mediante un número y la correspondiente unidad. Ej: 324m, 5L, 3s No es necesaria más información. MAGNITUDES VECTORIALES: Son aquéllas que para estar determinadas precisan de: Valor numérico (módulo, magnitud o intensidad). Dirección. Sentido. Punto de aplicación. Punto de aplicación. Es el lugar concreto sobre el cual actúa el vector. En él se comienza a dibujar el vector que representa la velocidad. Magnitud o Módulo o Intensidad. Indica el valor numérico de la velocidad en m/s. Se corresponde con la longitud del vector. Dirección. Es la recta a lo largo de la cual se aplica la velocidad. La línea sobre la que se dibuja el vector. Sentido. Con la misma dirección, un vector puede tener dos sentidos opuestos. Se indica con la punta de la flecha del vector. 2

3 FÓRMULAS DE LA VELOCIDAD Unidad de velocidad en el S.I. (Sistema Internacional): Metro por segundo (m/s): es la velocidad de un cuerpo que, con movimiento uniforme, recorre una longitud de un metro en un segundo. GRÁFICAS DEL M.R.U. 3

4 EJERCICIOS ACELERACIÓN FÓRMULAS DEL M.R.U.A. (Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado). ACELERACIÓN: Se define como la variación de la velocidad por unidad de tiempo. Unidades: m/s 2. 4

5 EJERCICIOS DE M.R.U.A. 1. Un coche parado arranca con una aceleración constante de 1m/s 2. Calcula: a) La velocidad que alcanzará a los 12 s de iniciado el movimiento. (Sol: 12m/s). b) La distancia recorrida en ese tiempo. (Sol: 72m). 2. El maquinista de un tren del metro que se mueve a la velocidad de 54 Km/h pisa el freno al aproximarse a la estación, comunicándole una deceleración de 0,5 m/s 2. Calcula: a) El tiempo que tardará el tren en detenerse. (Sol: 30s). b) El espacio recorrido desde que pisa el freno hasta que se detiene. (Sol: 225m). INTERACCIONES ENTRE LOS CUERPOS: LAS FUERZAS LAS FUERZAS PUEDEN PRODUCIR DOS EFECTOS SOBRE LOS CUERPOS Para medir las interacciones entre los cuerpos, los físicos utilizan una magnitud llamada FUERZA. 1. Modificar el estado de reposo o de movimiento de los cuerpos. 2. Modificar la forma de los cuerpos. 5

6 La fuerza es toda causa capaz de cambiar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo, o de producirle una modificación. El aparato destinado a medir las fuerzas se llama DINAMÓMETRO: Consiste en un muelle que se alarga al ser sometido a una fuerza. La unidad de fuerza en el S.I. (Sistema Internacional) es el Newton (N), que equivale a la fuerza ejercida por un cuerpo con masa de 1 kg y una aceleración de 1m/s 2. COMPOSICIÓN DE FUERZAS Es el conjunto de operaciones que se realizan para sustituir todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo por una única fuerza resultante que ejerce el mismo efecto que el conjunto de las anteriores. a) Sumar 2 fuerzas con igual dirección y sentido. Ej. sumar una fuerza F1=5N con otra fuerza F2=7N, dirección horizontal y sentido hacia el oeste. b) Sumar 2 fuerzas con igual dirección pero de sentido contrario. Ej. sumar una fuerza F1=5N (dirección horizontal y dirigida hacia el este) con otra fuerza F2=7N (dirección horizontal y dirigida hacia el oeste). La fuerza resultante es una fuerza F R =12N, tiene la misma dirección y sentido que las fuerzas originales. La fuerza resultante es una fuerza de 2N, dirección horizontal dirigida hacia el oeste. 6

7 c) Fuerzas que llevan distinta dirección. EJEMPLOS Ejercicios sobre fuerzas 1. Calcula la resultante de las siguientes fuerzas: a) Dos fuerzas paralelas con la misma dirección y sentido y de valores respectivos 5 y 8N. (Sol: 13N). b) Dos fuerzas paralelas con la misma dirección y sentidos contrarios y de valores 8 y 3N. (Sol: 5N). c) Dos fuerzas perpendiculares de 4 y 3N, respectivamente. (Sol: 5N). 7

8 PESO EJERCICIOS SOBRE FUERZAS 1. Un coche pasa de cero a 100Km/h en 9 segundos. Calcula: a) La aceleración supuesta constante. (Sol: 3,08m/s 2 ). b) La distancia recorrida en ese tiempo. (Sol: 125m). c) La fuerza que debe ejercer el motor para alcanzar dicha velocidad, si la masa del coche es de 900kg. (Sol: 2772N). 2. Durante 5 segundos cierta fuerza ha actuado sobre un cochecito de 500g inicialmente en reposo. Al cabo de ese tiempo la velocidad es de 20m/s. Halla: a) La aceleración. (Sol: 4m/s 2 ). b) La fuerza. (Sol: 2N). 8