Fuerza y MovimientoLas fuerzas en la Tierra y en el

espacio

Objetivo:Identificar las fuerzas que actúan simultáneamente sobre un objeto en movimiento o en reposo y las direcciones en que se ejercen.

“Es cualquier acción o influencia que al actuar sobre un cuerpo es capaz de cambiar el estado de movimiento de

éste.”

Fuerza

Isaac Newton determinó a esta como la cantidad de energía desprendida por toda masa con una aceleración.

vF masa aceleración m a m

t

������������� �

Se puede medir con un dinamómetro.

Fuerza

Dinamómetros

Sus unidades son derivados del producto masa por aceleración, o sea:

2

mF kg 1Newton N

s

����������������������������

Entonces, el Newton es su unidad fundamental en el Sistema Internacional, siendo 1 Newton:

“La fuerza necesaria para provocar una aceleración de 1 m/s2 a un cuerpo de masa igual a

1 kg.”

Unidades de Fuerza

En el Sistema C.G.S., su unidad es la dina:

2

cmF g 1Dina dina

s

��������������

f2

mF kg 9,8 1kilopondio Kp ó kg

s

������������������������������������������

Kilogramo fuerza ó Kilopondio (kgf) : es aquella fuerza que imparte una aceleración gravitatoria a una masa de 1 kilogramo.

Otras Unidades

Análisis Dimensional de la Fuerza:

2

2

LF m a M M L T

T

����������������������������

Recuerden...

1 Newton = 1 N = 1 kg m/s2

1 dina = 1 g cm/s2

3 2 5 52 2 2

cm m m1dina 1g 10 kg 10 10 kg 10 N

s s s

��������������

1 dina = 10-5 Newton

Conversión de Unidades

Conversión de Unidades

1 Kilopondio = 1 kp = 9,8 kg m/s2

2 2

m m1kilógramo fuerzaó kilopondio 1kg 9,81 9,81kg 9,81N

s s

��������������

1 kilopondio = 9,8 Newton

Cuando preguntas a un compañero:

¿Cuánto pesas tu?, realmente le estás preguntando:  ¿Con qué intensidad la fuerza de gravedad te atrae hacia el centro de la Tierra?

                                                               

                                                         Masa 150 kg.                    Masa 150 kg.

Peso 245 N en la Luna        Peso 1470 N en la

Tierra

El peso, es decir, la fuerza de atracción gravitacional, es diferente en la Luna, en la Tierra y en Júpiter, pero la cantidad de materia de un cuerpo es la misma en cualquier lugar del universo.

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Es una magnitud derivada y VECTORIAL.Por lo tanto, se debe indicar su módulo, dirección y

sentido.Además SIEMPRE debe indicarse su PUNTO DE

APLICACIÓN.

Ejemplo: Si queremos que el auto de la figura acelere, le podemos aplicar una fuerza ( F1) de 50 newton, 0º , hacia la izquierda…

F1

Fuerza

El vector se representa con SU ORIGEN desde el CENTRO del móvil, manteniendo todas las características del vector ya señaladas.Si se aplica otra fuerza (F2) para detener el auto, de 60 newton en igual dirección pero sentido contrario, se representa así:

F1 F2

Fuerza

Como resultado el auto se mueve, ¿HACIA DÓNDE CON CADA FUERZA?

Isaac Newton (1642 – 1727)

PRINCIPIOS DE NEWTON

“Todo cuerpo tiende a mantener su estado, si está en reposo tenderá al reposo, y si está en movimiento rectilíneo uniforme

permanecerá en movimiento”

Primera Ley de Newton (Ley de Inercia)

Unidades de FuerzaA veces no percibimos que estamos en movimiento…

Por que cuando el movimiento es uniforme no podemos sentirlo, distinguirlo en que estado de reposo.

Solamente cuando estamos acelerando realmente sentimos algo que nos permite decir que estamos en movimiento.

Mas un cambio brusca puede terminar en eso!

Aceleración

Para que haya aceleración tiene que producirse una variación en la velocidad, como en los dos dibujos primeros. En el tercer caso no hay aceleración (a = 0), pues el ciclista marcha manteniendo constante

su velocidad

El movimiento final del móvil, depende de la suma de todas las fuerzas externas que actúan sobre él (Fuerza Neta, que es una suma VECTORIAL).

3 2 1 1 2 3F 5N,F 4N, F 3,5N. F F F ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

F netaF1

F3

F2

Fn

Entonces, el cuerpo se mueve según la Fuerza neta, adquiriendo una aceleración de acuerdo a su masa.

Condición de equilibrio de traslación

Si la Fuerza Neta es CERO, la aceleración es cero, y la velocidad no cambia, es CONSTANTE; por lo tanto, el movimiento puede ser:– Rectilíneo Uniforme (M.R.U.)– Reposo

F m a 0 ����������������������������

La masa NUNCA es CERO, entonces la aceleración es CERO.Vf Vi

a 0t

����������������������������

��������������

Condición de equilibrio de traslación

Si la Fuerza Neta NO es CERO, el móvil tiene aceleración; por lo tanto, el movimiento es UNIFORME VARIADO:– Uniforme Acelerado (M.U.A.)– Uniforme Retardado (M.U.R.)

F m a 0 ����������������������������

Si la aceleración es mayor que cero, es un M.U.A.

Si la aceleración es menor que cero, es un M.U.R.

Fuerza

“Si sobre un cuerpo actúa una fuerza NETA, éste adquiere una aceleración que es proporcional a dicha

fuerza, e inversamente proporcional a la masa inercial del cuerpo”

F m a ����������������������������

* Es válida cuando sólo es constante

Segunda Ley de Newton (Ley de Fundamental de la dinámica)

F1

2

F

21

m1

a1

m2 a2

1 2

“Si un cuerpo A ejerce una fuerza (acción) sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra fuerza (reacción)

igual y de sentido contrario. ”

Como las fuerzas actúan sobre cuerpos diferentes, NO se anulan.

AB BAF F����������������������������

Ambas tienen igual módulo y dirección, pero sentido opuesto. (son vectores opuestos)

Tercera Ley de Newton (Principio de Acción y Reacción)

Tercera Ley de Newton (Principio de Acción y Reacción)

aFm

kg