INTERACCIONES ENTRE LOS CUERPOS Las fuerzas LOURDES CEBRIN

INTERACCIONES ENTRE LOS CUERPOS: Las fuerzas LOURDES CEBRIÁN ARCE METODOLOGÍA EXPERIMENTAL Y APRENDIZAJE DE LA FÍSICA Y QUÍMICA UNIVERSIDAD DE EXTREMADURA

Índice: � 1. LAS FUERZAS Y SUS EFECTOS � 2. FUERZAS Y DEFORMACIONES � 2. 1 � 3. LEY DE HOOKE CARÁCTER VECTORIAL DE LA FUERZA � 4. FUERZAS Y CAMBIOS DE MOVIMIENTO. PRINCIPIOS DE LA DINÁMICA � 5. FUERZAS EN LA VIDA COTIDIANA � 6. EQUILIBRIO DE FUERZAS � 7. APLICACIONES DE LOS PRINCIPIOS DE LA DINÁMICA � 8. CONCLUSIÓN. MAPA CONCEPTUAL

¿Qué sabemos? La atracción que sufren los planetas son un caso de interacción entre cuerpos Todo cuerpo o interactúa a distancia o por contacto. Nunca ambas al mismo tiempo. Cada interacción genera dos fuerzas de igual módulo, dirección y sentido contrario. Las fuerzas de acción y reacción son de igual módulo, dirección y sentido contrario por tanto se anulan.

1. ¿Qué es una fuerza? � Una fuerza es toda causa capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo o de producir una deformación en él. Algunos ejemplos son: Su unidad en el SI es el newton, N.

2. Fuerzas y deformaciones � Cada material responde de forma diferente a la acción de una fuerza. Clasificación Rígidos Elasticidad Elásticos Límite de elasticidad Plásticos Límite de rotura

2. 1 Ley de Hooke La deformación de un cuerpo elástico es directamente proporcional a la fuerza que la produce. F= k*Δl Experimenta:

Experimentamos:

3. Carácter vectorial de la fuerza Componentes del vector fuerza: Módulo Dirección Sentido Punto de aplicación

3. 1 Fuerza resultante Cuando actúan varias fuerzas sobre un cuerpo -> Sistemas de fuerzas Se denomina fuerza resultante aquella que puede reemplazar a todas las que actúan sobre un cuerpo produciendo el mismo efecto. Composición de fuerzas

Fuerzas concurrentes Aquellas con distinta dirección y se cortan. Fuerza resultante : • Dos fuerzas - Regla del paralelogramo Si las direcciones son perpendiculares -> Teorema de Pitágoras * Composición de varias fuerzas concurrentes - Regla del polígono -

Fuerzas paralelas • Distinto punto de aplicación y mismo sentido Fuerza resultante: Módulo: R= F 1+F 2 Punto de aplicación: F 1*x=F 2 (l-x) Dirección: Paralela a F 1 y F 2 y con el mismo sentido

Fuerzas paralelas � Distinto punto de aplicación y de sentido contrarios Fuerza resultante: Módulo: R= F 2 -F 1 Punto de aplicación: F 1*(l+x)=F 2*x Dirección: Paralela a F 1 y F 2 y con el sentido de la de mayor módulo.

Descomposición de fuerzas Siguiendo la regla del paralelogramo:

4. Fuerzas y cambios de movimiento La dinámica se rige por tres principios fundamentales 1. Primer principio de la dinámica o de inercia 2. Segundo principio de la dinámica o principio fundamental 3. Tercer principio de la dinámica o principio de acción y reacción

Principio de Inercia Todo cuerpo permanece en estado de reposo o movimiento rectilíneo y uniforme mientras no actúe sobre él una fuerza neta. La inercia es la tendencia de un cuerpo a mantener su estado de reposo o movimiento. Cualquier mecanismo que modifique el estado de movimiento o reposo de un cuerpo se denomina interacción.

Principio fundamental de la dinámica Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo origina una aceleración. � Cuerpo en reposo: La aceleración de un cuerpo es proporcional a la fuerza resultante ejercida sobre el mismo, con la misma dirección y sentido de la fuerza e inversamente proporcional a la masa del cuerpo : � Cuerpo en movimiento

Demostración experimental: Midiendo la distancia entre las marcas y aplicando la ecuación s=v*t 1/2*(a*t 2)tenemos que: Silo hacemos para distintas masas y aplicamos la ecuación, obtenemos la relación F=m*a

Principio de acción y reacción Cuando dos cuerpos interaccionan, las fuerzas que ejercen el uno sobre el otro tiene idéntico módulo y dirección, pero sentidos opuestos. ATENCIÓN !!!!! Siempre se presentan en parejas No se anulan porque actúan sobre diferentes cuerpos No depende de la naturaleza, o el tamaño de los cuerpos que interaccionen.

Aplicaciones del tercer principio de la dinámica Las fuerzas de acción y reacción - EN LA TIERRA - EN EL AIRE - EN EL AGUA

5. 1 Una fuerza llamada peso Todos los cuerpos a causa del efecto que ejerce sobre ellos la fuerza de atracción terrestre, se ven sometidos a una aceleración constante, g= 9, 8 m/s². Esta fuerza se denomina peso : El peso es un vector con: Módulo igual al producto de la masa por la gravedad Dirección vertical Sentido hacia el centro de la Tierra Punto de aplicación en el centro de gravedad del cuerpo ¿Cómo se dibujan las fuerzas?

Dibujamos-….

5. 2 Fuerza de rozamiento ¿Qué es? La una fuerza opuesta al movimiento que se manifiesta en la superficie en contacto entre dos cuerpos siempre que uno se mueva o tienda a moverse sobre el otro - PARALELA A LA SUPERFICIE DE CONTACTO - OPUESTA AL MOVIMIENTO - APLICADA EN EL CENTRO DE GRAVEDAD Vamos a calcular: Depende de la naturaleza de la superficie Proporcional a la fuerza normal Independiente del área de la superficies en contacto

Efectos del rozamiento: Las fuerzas de rozamiento desempeñan un papel muy importante y no siempre perjudicial. Efecto FRENADO

Test: Sobre un suelo horizontal, se dispone dos cuerpos A y B, de la misma masa, y naturaleza y se mueven con velocidades v 1 y v 2 tales que v 2>v 1. ¿Qué podremos decir de las fuerza de rozamientos entre ambos y el suelo? a) F 1<F 2 b) F 1>F 2 c) F 1=F 2

Test: Dos cuerpos A y B, se deslizan por un plano inclinado partiendo de la misma altura, si la masa de A es el doble que la de B y su coeficiente de rozamiento la mitad que el de B. Podremos afirmar que: a) A llega antes que B. m b) B llega antes que A. c) Ambos llegan al mismo tiempo a la base del plano. m 2

Test: Arrastramos un cuerpo horizontalmente realizando sobre él una fuerza de 320 N. ¿Qué valor debe tener la fuerza de rozamiento para que el cuerpo describa un M. R. U? a) La fuerza de rozamiento tiene igual modulo y dirección contraria a la fuerza impulsora b) La fuerza de rozamiento tiene igual modulo y sentido a la fuerza impulsora. c) La fuerza de rozamiento tiene igual modulo y sentido contrario a la fuerza impulsora.

6. Equilibrio de fuerzas Un cuerpo está en equilibrio cuando se halla en reposo o se mueve describiendo un M. R. U. Principios indispensables para el equilibrio:

Equilibrio sobre superficies horizontales ¿Cuándo un cuerpo tiene mayor equilibrio? MAYOR BASE DE SUSTENTACI ÓN MENOR ALTURA DEL CENTRO DE GRAVEDAD Existen distintos tipos de equilibrio: Estable Indiferente Inestable

7. Principios de la dinámica y seguridad vial Inercia y frenado: Permanencia en el estado de movimiento cuando el coche para de forma brusca. Coches que se deforman: Las zonas delantera y trasera se deforman absorbiendo la energía del choque. Cinturones de seguridad: Impide que el pasajero salga despedido siguiendo la inercia del movimiento.

Mapa conceptual

Bibliografía Física y Química. Tema 1: Interacciones entre los cuerpos. 4º Secundaria. Proyecto Exedra. Oxford University. Física y Química. Tema 2: Interacciones entre los cuerpos. 4º Secundaria. Proyecto Anfora. Oxford University. Interactive Simulations. University of Colorado Boulder.