FUERZA, MOVIMIENTO

Y ELASTICIDAD

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Prohibida su reproducción total o parcial.

Colegio Bautista Lois Hart 2016

Matías Rojas 1616

Antofagasta – Chile.

Equipo editorial: I medio A.

Equipo de producción: I medio A.

Impresión: Lutgarda Tello Hidalgo.

Profesora a cargo: Carolina Alfaro Campos.

ESTIMADO LECTOR:

La presente revista tiene por objetivo definir FUERZA, MOVIMIENTO Y ELASTICIDAD, identificar los conceptos y conocer los efectos de la aplicación de fuerzas sobre los objetos. Relacionar la aplicación de fuerzas con la deformación de materiales elásticos y medir una fuerza a partir de dicha propiedad.

Miss Carolina Alfaro Campos

Profesora de Biología y Ciencias Naturales.

¿QUÉ ES LA FUERZA? Los principios de Newton Fuerza corresponde a todo lo que sea capaz de modificar el estado de reposo o movimiento de un cuerpo. Newton fue un físico inglés que estudió las fuerzas y definió tres principios o leyes al respecto: el de inercia, el de masa y el de acción y reacción.

Primera ley: Inercia «Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza, éste podrá estar detenido o en movimiento rectilíneo y uniforme». Imagina que vas en bicicleta y aparece un perrito, pero no lo quieres atropellar, por lo tanto frenas bruscamente y sales disparado de tu bici… eso es la inercia, ¿interesante no?

Segunda ley : Masa «Cuando se aplica una fuerza a un objeto, éste se acelera. Dicha a aceleración es en dirección a la fuerza y es proporcional a su intensidad y es inversamente proporcional a la masa que se mueve». La Minga es una actividad típica de Chiloé, donde bueyes tiran una casa trasladándola de un lugar a otro aplicando una fuerza. Este es un buen ejemplo de la segunda ley.

Tercera Ley: Acción y reacción «para cada acción existe una reacción igual y opuesta». ¿Recuerdas que en la pampilla para el 18 de septiembre jugaste a tirar la cuerda con tus compañeros? Pues aplicaste la tercera ley de Newton.

¿QUÉ ES LA FUERZA?

¿CÓMO SE MIDEN LAS FUERZAS?

La unidad de medida según el Sistema

Internacional de fuerza es el newton, cuyo

símbolo es N. Es derivada con nombre especial al considerar a Isaac Newton como el primero que formuló la definición de fuerza, la que se define a partir de la masa y la aceleración (magnitud en la que intervienen longitud y tiempo). Formula:

F = m . a Siendo: F la fuerza total que actúa sobre el cuerpo, m la masa y a la aceleración.

Desafío ¿te atreves? Vas de compras al super y traes una bolsa con una masa de 2,5 Kg. Se corta una de las asas y cae con una aceleración de 1,2 m/s2. Calcula la fuerza con que cae,

en Newton.

¿QUÉ ES EL MOVIMIENTO?

El movimiento es un fenómeno físico que se define como todo cambio de posición que experimentan los cuerpos en el espacio, con respecto al tiempo y a un punto de referencia, variando la distancia de dicho cuerpo con respecto a ese punto o sistema de referencia, describiendo una trayectoria. Para producir movimiento, es necesaria una intensidad de interacción o intercambio de energía que sobrepase un determinado umbral.

Según la trayectoria del punto: Movimiento rectilíneo: La trayectoria que describe el punto es una línea recta. Movimiento curvilíneo: El punto describe una curva cambiando su dirección a medida que se desplaza. Casos particulares del movimiento curvilíneo son el movimiento circular describiendo un círculo en torno a un punto fijo, y las trayectorias elípticas y parabólicas

Según la trayectoria del sólido: Traslación: Todos los puntos del sólido describen trayectorias paralelas, no necesariamente rectas. Rotación: Todos los puntos del sólido describen trayectorias circulares concéntricas.

Según la dirección del movimiento: Si

la dirección del movimiento cambia, el movimiento descrito se denomina alternativo, si es sobre una trayectoria rectilínea o pendular, si lo es sobre una trayectoria circular (un arco de circunferencia).

Según la velocidad: Movimiento

uniforme: La velocidad de movimiento es constante. Movimiento uniformemente variado: La aceleración es constante (si negativa retardado, si positiva acelerado) como es el caso de los cuerpos en caída libre sometidos a la aceleración de la gravedad.

MAESTROS DE LAS FUERZAS

Aristóteles (384-322 a.C) Fue uno de los primeros pensadores en teorizar acerca de la naturaleza y las características del movimiento. Su descripción sobre la caída de los cuerpos, “aquellos mas pesados caen mas rápido que los cuerpos ligeros”, fue una idea que se mantuvo en pie por mas de dos mil años.

Galileo Galilei (1564-1642)

Introdujo la noción de la relatividad del movimiento y el concepto de “sistema inercial”. Definió a este último como un sistema que se mueve con velocidad constante y que es equivalente a otro que se encuentra en reposo.

MAESTROS DE LAS FUERZAS

Robert Hooke (1635-1703) Considerado por muchos como uno de los científicos experimentales más importantes de la historia. Realizó aportes en múltiples áreas como la física, la biología e incluso la arquitectura. Estableció la ley de elasticidad, que lleva su nombre.

MAESTROS DE LAS FUERZAS

Isaac Newton (1642-1727) Fue un físico, matemático y filósofo inglés. Estableció los fundamentos de la dinámica a través de sus tres leyes, las que permiten explicar las causas del movimiento.

MAESTROS DE LAS FUERZAS

Albert Einstein (1879-1955) Propuso su teoría de la relatividad, donde planteo que magnitudes que eran consideradas absolutas, como el tiempo, eran relativas a cada sistema. Einstein sintetizo en su teoría siglos de estudios acerca de la fuerza y el movimiento.

MAESTROS DE LAS FUERZAS

¿QUÉ ES LA ELASTICIDAD?

La elasticidad, es una propiedad mecánica de los sistemas. Decimos que un material es elástico cuando al aplicarle una fuerza, se deforma, y, al dejar de aplicar la fuerza, vuelve a su forma original. Los materiales que al ser deformados y dejar de aplicar la fuerza, no vuelven a su forma original, se llaman inelásticos o plásticos. Son materiales elásticos; un resorte, una gomita elástica, la piel, los músculos, entre otros.

Todos los materiales elásticos tienen un límite de elasticidad, lo cual significa que si aplicamos una fuerza mayor al límite de elasticidad, el material queda deformado o se rompe.

Las partículas se mantienen unidas por fuerzas de atracción entre ellas, las que hacen que al separarlas vuelvan a su lugar, pero si las separamos demasiado, éstas fuerzas no son suficientes para volver a unirlas. El límite de elasticidad depende de cada material.

¿Qué es? La ley de Hooke es aquella que describe cuánto se alargará un resorte bajo una cierta

fuerza. Donde k se llama constante elástica

del resorte y es su elongación o variación que experimenta su longitud. La ley de Hooke establece que el alargamiento de un resorte es directamente proporcional a la cantidad de fuerza que se le aplique, siempre y cuando no se deforme permanentemente dicho resorte.

LEY DE HOOKE

La forma más común de representar matemáticamente la Ley de Hooke es mediante la ecuación del muelle o resorte, donde se relaciona la fuerza ejercida por el resorte con la elongación o alargamiento provocado por la fuerza externa aplicada al extremo del mismo:

LEY DE HOOKE

Donde k se llama constante elástica del

resorte y es su elongación o variación que experimenta su longitud.

Desafío ¿te atreves? Si a un resorte se le cuelga una masa de 200 gr y se deforma 15 cm, ¿cuál será el valor de su constante?

EXPERIMENTOS PARA HACER EN CASA.

Experimento n° 1. Superficie del agua elástica Para realizar nuestro experimento necesitaremos: -Un recipiente con agua -Detergente -Un trozo de hilo de algodón -Un mondadientes Primero debemos hacer un nudo con el hilo con cada extremo haciendo que quede de forma circular, lo colocamos en la superficie del agua sin que se hunda luego mojamos la punta del mondadientes con detergente y con la punta del mondadientes tocamos en el centro del trozo del hilo en el agua. ¿Qué es lo que sucedió con el hilo? ¿Por qué ocurrió esto?

EXPERIMENTOS PARA HACER EN CASA.

Experimento n° 2 Las monedas Para realizar nuestro experimento necesitaremos: -11 monedas Debemos apilar una torre de 10 monedas y con la otra moneda debemos ponerle una fuerza para que choque con la primera moneda de abajo. ¿Qué sucedió? ¿Por qué ocurrió esto?

Experimento n° 3 El globo cohete: acción y reacción Para realizar nuestro experimento necesitaremos: - Una cuerda de varios metros. - Dos lugares en los que atar los extremos de la cuerda para hacer un circuito por el que viaje el globo cohete. Lo ideal es hacer el experimento al aire libre pero también se puede probar en casa, por ejemplo colocando la cuerda entre dos sillas. - Varios globos. - Una bombilla. - Tijera. - Cinta adhesiva. Procedimiento: - Pasa la cuerda por el interior de la pajita. - Ata la cuerda en los dos emplazamientos que hayas elegido procurando que quede bien tensa. Será la pista por la que circule el cohete.

- Infla un globo. No dejes que el aire se escape, aprieta la boca del globo con los dedos. - Pide a un asistente que te ayude a sujetar el globo a la pajita con tiras de cinta adhesiva. - Coloca el cohete en posición de salida (con la boca en posición contraria al sentido de avance). - Cuando estés listo deja que el aire escape. El cohete saldrá disparado. - Repite el experimento, diviértete observando el movimiento del globo y tratando de que llegue lo más lejos posible. ¿Qué ocurre?

Experimento n° 4 El huevo habiloso. Para realizar nuestro experimento necesitaremos: -Recipiente con agua - Plato o bandeja de plástico o metal - Tubo de cartón de papel de tocador - Un par de Huevos de Gallina Procedimiento: - Primero pon un poco de agua en el recipiente, el cual puede ser un vaso grande, una jarra o lo que consigas. Sobre él/ella, coloca el plato o bandeja. - Siguiendo con el procedimiento, debes ubicar el tubo de cartón verticalmente, como se muestra en la imagen. - Por último, apoyas el huevo sobre el extremo superior del tubo de cartón.

- Ahora solo falta el toque de “magia”. Debes jalar o empujar fuerte y rápidamente la bandeja. Ello la sacará de su lugar, junto con el tubo de cartón. Increíblemente, el huevo caerá dentro del vaso con agua.