FÍSICA Y QUÍMICA UNIDAD 5: FUERZAS Y MOVIMIENTOS

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1 Física y Química 3º Curso Educación Secundaria Obligatoria Curso académico 2016/ FÍSICA Y QUÍMICA UNIDAD 5: FUERZAS Y MOVIMIENTOS

2 Física y Química 3º Curso Educación Secundaria Obligatoria Curso académico 2016/ ÍNDICE DE CONTENIDOS 1. Quéeslafuerza? 1.1. Carácter vectorial de la fuerza 1.2. Efectos de las fuerzas 2. Tipos de fuerzas 3. Composición de fuerzas: fuerza neta 4. Fuerzas cotidianas 4.1. El rozamiento 4.2.Elpeso 4.3. La normal 4.4. La tensión 4.5. Fuerza elástica 5. Deformaciones elásticas. Ley de Hooke 6. Movimientos 6.1. Sistema de referencia y posición 6.2. Trayectoria 6.3. Espacio recorrido 6.4. Velocidad media 6.5. Aceleración

3 3 1. QUÉ ES LA FUERZA? Tiene fuerza?

4 4 1. QUÉ ES LA FUERZA? Es importante tener en cuenta quelos cuerpos no tienenfuerza,sino que la ejercen. Por tanto, para que exista fuerza, tiene que haber interacción (interacción contacto) entre dos cuerpos. Unidadenlaquesemidelafuerza: EnelSIlafuerzasemideenNewton(N). Un Newton es la fuerza que, al ser aplicada a un cuerpo de 1 kg de masa, le comunicaunaaceleraciónde1m/s 2 (cadasegundo,suvelocidadvaría1m/s) Otraunidad que se suele empleareselkilogramofuerza (kg-f)okilopondio (kp).1kg-f=1kp=9.8n.

5 5 1. QUÉ ES LA FUERZA? 1.1. Carácter vectorial de la fuerza Punto de aplicación Dirección Sentido Intensidad

6 6 1. QUÉ ES LA FUERZA? 1.1. Carácter vectorial de la fuerza -Elefectoqueunafuerzatienesobreuncuerpo no solodependedelaintensidad de ésta (módulo), sino tambiéndeladirección,sentidoyelpuntodesdeelquese aplique. Por ello, se dice que la fuerza es una magnitud vectorial. - Por tanto, para representar las fuerzas se utilizan segmentos orientados ( flechas alosquellamamosvectores. Los vectores indican la dirección y el sentido en el que se aplica la fuerza, así como su intensidad (proporcional a la longitud del segmento, cuanto mayor longitud, más intensa es la fuerza). La longitud del vector (flecha) indica su intensidad. A dicha longitud la llamaremosmódulo.ej.:f=2n Sentido: hacia donde indica la punta Dirección: la recta sobre la que está dibujada Puede tener la misma dirección y distinto sentido

7 7 1. QUÉ ES LA FUERZA? 1.2. Efectos de las fuerzas Cambios en el estado de movimiento: Siun cuerpoque está enreposo comienza a moverse,esporqueseleha aplicado una fuerza. Del mismo modo, cuando un cuerpo que está en movimiento empieza a moverse más rápido (acelera), más despacio (desacelera) o cambia de dirección, es porque alguna fuerza ha actuado o está actuando sobre él. Deformaciones: Según el grado/tipo de deformación que experimentan los cuerpos cuando se le aplica una fuerza, éstos se clasifican en: Cuerposelásticos:sonaquellosque, una vez cesa la fuerza que origina la deformación, recuperan su forma original (siempre y cuando no se supere el límite de elasticidad). Ej.: un muelle; una goma elástica, etc. Cuerposplásticos:sonaquellosque, una vez cesa la fuerza que origina la deformación, permanecen deformados. Ej.: la plastilina; la arcilla. Cuerpos rígidos: son aquellos que no se deforman. Si la fuerza que se aplica es muy intensa(supera el límite de ruptura) pueden llegar a romperse. Ej.: un bolígrafo.

8 8 2. TIPOS DE FUERZAS - Aunque existen diferentes criterios para clasificar las fuerzas, lo más común es hacerlo según si existe necesidad o no de que el cuerpo que la ejerce, entre en contacto con el cuerpo sobre el que se ejerce. Atendiendo a dicho criterio, las fuerzas se clasifican en: Fuerzas por contacto: cuando es necesario que exista contacto entre los cuerpos. Ej.: cuando empujas un objeto., cuando golpeas una pelota, etc. Fuerzasadistancia: cuando el contacto no es necesario. Ej.: la atracción de los imanes, fuerzas gravitatorias, etc. Fuerza por contacto Fuerza a distancia

9 9 3. COMPOSICIÓN DE FUERZAS: FUERZA NETA - Sobre un cuerpo pueden actuar varias fuerzas simultáneamente, y el efecto total que producen en la suma de los efectos individuales. Se habla así de fuerza resultante o neta: La fuerza resultante o neta es la que se obtiene al componer (sumar) todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo Misma dirección y sentido, se suman Misma dirección y distinto sentido, se restan

10 10 3. COMPOSICIÓN DE FUERZAS: FUERZA NETA Qué ocurre cuando las fuerzas que se aplican no van no van en la misma dirección? - El estudio de fuerzas aplicadas en distinta dirección y en plano inclinado no es objeto de este curso.

11 11 4. FUERZAS COTIDIANAS 4.1. Fuerza de rozamiento Quéesmásfácil,deslizarseporunapistadehielooporunacarreteradeasfalto? - Cuando un cuerpo se desliza sobre otro se aprecia una resistencia al movimiento, tanto mayor cuanto menos pulidas sean las superficies de los cuerpos que están en contacto. - Esto se debe a que estas superficies tienen irregularidades que, al deslizar una sobre la otra, hacen de anclaje originando lo que se denomina como fuerza de rozamiento, la cual posee la siguientes características:

12 12 5. FUERZAS COTIDIANAS 4.1. Fuerza de rozamiento

13 13 4. FUERZAS COTIDIANAS 4.1. Fuerza de rozamiento - Teniendo en cuenta todo lo que hemos dicho, podríamos pensar que la existencia de la fuerza de rozamiento siempre tiene consecuencias negativas. Ej.: a mayor rozamiento, mayor consumo de combustible en los vehículos. - Sin embargo, las fuerzas de rozamientos también tienen sus aspectos positivos pues, sin la existencia de las mismas, actividades tan sencillas como caminar o detener un vehículo haciendo uso del sistema de frenos no podrían llevarse a cabo.

14 14 4. FUERZAS COTIDIANAS 4.2. El peso Escorrectodecir peso65kg? -Masaypesosondosmagnitudesdistintas. Los cuerpos tienen masa (que en el SI se mide en Kg) y, debido a ello, tienen peso (que se expresa en N en el SI). El peso de un cuerpo en la Tierra (o cualquier astro), es la fuerza gravitatoria con la que ésta lo atrae. -Paracalcularelpeso de un cuerpo,multiplicamos sumasaporlaaceleracióndela gravedad: -P=peso(N) P = m g -m=masadelcuerpo(kg) -g = aceleración de la gravedad (N/kg) En el caso de la Tierra, 9,8 N/kg

15 15 4. FUERZAS COTIDIANAS 4.2. El peso Ley de la gravitación universal

16 16 4. FUERZAS COTIDIANAS 4.3. La normal - Si colocamos un objeto sobre una superficie, por ejemplo, un libro sobre una mesa, ésta ejerce una fuerza contraria al peso, que lo sujeta ( evita que se hunda ). Esta fuerza recibe el nombre de normal, N. - La fuerza normal, es perpendicular a la superficie de contacto. La mesa ejerce una fuera, contraria al peso, que sujeta al libro. Es la fuerza normal, debida a la impenetrabilidad de la materia.

17 17 4. FUERZAS COTIDIANAS Tensión 4.4. Tensión / 4.5. Fuerza elástica - Cuando trasladamos uncuerpo tirando de él concuerdasocables, o lo colgamos de ellos, estos se tensan. En estos casos, la fuerza que hacemos se transmite al cuerpo a través de las cuerdas o cables, que están sometidos a una fuerza que llamamos tensión, T. Fuerza elástica - Un cuerpo elástico (pensemos en un muelle) deformado tiende a recuperar su forma original, ejerciendo una fuerza opuesta a la que lo deforma. Esta fuerza se denomina fuerza elástica o recuperadora.

18 4. FUERZAS COTIDIANAS 18

19 19 5. DEFORMACIONES ELÁSTICAS. LEY DE HOOKE - En los cuerpos elásticos, existe una relación directa entre la fuerza aplicada y la deformación que estos experimentan. La deformación producida es directamente proporcionales a la fuerza aplicada. Ley de Hooke -F=fuerza(N) F =K l -K=constante elástica (N/m) - l=variaciónde longitud(m) -ElvalordeK(constante elástica)dependedecadamuelle.

20 5. DEFORMACIONES ELÁSTICAS. LEY DE HOOKE 20

21 21 6. MOVIMIENTOS 6.1. Sistema de referencia y posición Enquénosbasamosparadecirqueunobjetoestáparadooenmovimiento? Por ello, tal y como se muestra en la siguiente diapositiva, se dice que el movimiento es relativo. Es decir, un objeto estará o noen movimiento en funcióndelsistemadereferenciaquesetome(piensaeneledificioenelque vives, para ti está en reposo,pero, y para un astronauta que lo viera desde el espacio(si fuera posible)?

22 22 6. MOVIMIENTOS 6.1. Sistema de referencia y posición

23 23 6. MOVIMIENTOS 6.2. Trayectoria

24 24 6. MOVIMIENTOS 6.3. Espacio recorrido

25 25 6. MOVIMIENTOS 6.3. Espacio recorrido

26 26 6. MOVIMIENTOS 6.4. Velocidad media

27 27 6. MOVIMIENTOS 6.4. Velocidad media

28 28 6. MOVIMIENTOS 6.5. Aceleración

29 29 6. MOVIMIENTOS 6.5. Aceleración

30 30 5. MOVIMIENTOS 6.5. Aceleración

31 31 6. MOVIMIENTOS 6.5. Aceleración

32 32 6. MOVIMIENTOS 6.5. Aceleración