Fuerza y movimiento
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La Primera Ley El primer ejemplo de movimiento y, probablemente, el único tipo que se podía describir matemáticamente antes de Newton, es el de la caída de objetos. No obstante existen otros movimientos, de manera especial movimientos horizontales, en los que la gravedad no juega un papel principal. Newton se aplicó también a ellos. Y al observar varios cuerpos en movimientos horizontales pudo concluir :"el movimiento en línea recta a velocidad constante no requiere ninguna fuerza". Sumar este movimiento a cualquier otro no trae ninguna nueva fuerza en juego, todo queda igual: en la cabina de un avión moviéndose en línea recta a la velocidad constante de 600 mph, nada cambia, el café sale de la misma forma y la cuchara continua cayendo en línea recta. Y con esto pudo concluir que Un cuerpo mantendrá su estado de reposo o movimiento rectilíneo o uniforme, siempre que sea igual a cero. Segunda ley de newtonCuando se aplica una fuerza a un objeto ("cuerpo") se acelera en la dirección de la fuerza. La aceleración es directamente proporcional a la intensidad de la fuerza e inversamente proporcional a la masa a mover: a = F/m ó F = ma La segunda ley proporciona una fórmula explícita y por ello es una de las más útiles. Pero también puede ser una de las que los estudiantes de física encuentren más confusa. Su problema se enuncia como sigue: Una fórmula en la que todas las cantidades están definidas puede usarse para deducir a una de las otras. Una fórmula donde una cantidad no está definida puede, en el mejor de los casos, servir como definición: aísle esa cantidad en el lado de signos "iguales" y lo definirá en los términos de los otros. Una fórmula en la cual dos cantidades están sin definir, llamadas A y B, es poco menos que inútil. No nos dice nada sobre esas cantidades, puesto que cualquier valor que se escoja para A ó B puede siempre ajustarse para que la ecuación se cumpla. Ese parece el caso en F = ma. La aceleración a es una cantidad bien definida, el cambio por segundo en la velocidad (y también tiene una dirección). Pero, ¿que pasa con m y F?. ¿Como se puede usar la ecuación sin definirlas por independiente? Buena pregunta. Generaciones de estudiantes de física lucharon con eso y a menudo, también sus profesores. Algunos retrocedieron definiendo la masa como peso, usando la gravedad como una herramienta. Un profesor de física distinguido, blandió su brazo al frente de la clase y definió la fuerza con la analogía de que era como la producida por sus músculos. La Tercera Ley La tercera ley, la ley de reacción, afirma que las fuerzas nunca ocurren de forma individual, sino en pares iguales y opuestos. Siempre que una pistola dispara una bala, da un culatazo. Los bomberos que apuntan al fuego con la tobera de una manguera gruesa deben agarrarla firmemente, ya que cuando el chorro de agua sale de ella, la manguera retrocede fuertemente (los aspersores de jardín funcionan por el mismo principio). De forma similar, el movimiento hacia adelante de un cohete se debe a la reacción del rápido chorro a presión de gas caliente que sale de su parte posterior. Los que están familiarizados con los botes pequeños saben que antes de saltar desde el bote a tierra, es más acertado amarrar el bote antes al muelle. Si no, en cuando haya saltado, el bote, "mágicamente", se mueve fuera del muelle, haciendo que, muy probablemente, pierda su brinco y empuje al bote fuera de su alcance. Todo está en la 3ª ley de Newton: Cuando sus piernas impulsan su cuerpo hacia el muelle, también se aplica al bote una fuerza igual y de sentido contrario, que lo empuja fuera del muelle. Características de la fuerza :Al principio nos hablan de la sensación de un desplazamiento rápido,(moto, auto, salto en bungee, etc.). Este fenómeno de movimiento es provocado por un efecto invisible, que actúa sobre los cuerpos, llamado FUERZAS.Como la fuerza es invisible, alguno de los efectos producidos por esta, también son invisibles. ¿Que es una fuerza? :La fuerza es relacionada con acción que ejerce un cuerpo sobre otro,(locomotora que ejerce fuerza para mover sus vagones).Los objetos son quienes poseen la capacidad de ejercer fuerzas a causa de algún tipo de interacción. Equilibrio de fuerzas :Alguna de las fuerzas, están siempre actuando sobre los cuerpos. Pero darse cuenta de su presencia no es siempre evidente. En ocasiones las fuerzas que interactúan sobre un cuerpo se contrarrestan entre si lo cual pede ser nombrado “las fuerzas se anulan mutuamente y el cuerpo se encuentra en equilibrio”.Las fuerzas son vectores, lo cual dice si los vectores tienen la misma dirección pueden ser sumados directamente, y el resultado es otro vector
Efectos de una fuerza :Cuando las fuerzas actúan producen movimiento sobre algún cuerpo o sino lo contrario. Sobre cada cuerpo actúan muchas fuerzas a la vez, las cuales si las sumamos recibe el nombre de fuerza neta y estas equivale a la fuerza de todas las demás. Si la fuerza neta fuese cero, quiere decir que el cuerpo esta sin movimiento o a una velocidad constante. Y si no esta en cero , no esta en equilibrio y adquiere M.U.A. Análisis de fuerzas : Es principalmente lo mismo que la 1.3 . 2. F. y M. Primera ley de Newton : Todo cuerpo en reposo que sea atacado por una fuerza experimenta un cambio. Newton se baso en la teoría de Galilei (sin roce los cuerpos no se detienen) para establecer su ley tan conocida La Ley de La Inercia, la cual dice, si un cuerpo que se encuentra en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme, tiende a estar en ese estado siempre que no sea afectado por algún tipo de fuerzas.Fuerza, masa y aceleración: 2da ley de Newton :Todos los objetos que experimentan movimiento, están continuamente variando su velocidad, adquieren aceleración.El cambio de velocidad de un cuerpo es producido por un desequilibrio entre las fuerzas que actúan sobre el cuerpo. Esto establece que la aceleración sobre un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre el.Mientras mayor es la masa de un cuerpo mayor es la dificultad para moverse, esto quiere decir que su inercia es mayor.Las unidades que miden la fuerzas son: La masa [kg.], La aceleración [m/s2], por lo tanto la fuerza se expresa de esta forma: Kg % m/s2 (esta formula es llamada newton). Un movimiento especial: caída libre : Se denomina a la fuerza de atracción que ejerce la gravedad. Los cuerpos que caen a la tierra en forma de caída libre llevan un M.U.A. La velocidad máxima que alcanza el cuerpo en descenso es de 9.8 m/s2. La fuerza peso :La atracción que ejerce un cuerpo celeste es llamada Fuerza de gravedad o peso, y esta varía según la masa del cuerpo celeste. Esta fuerza va en dirección al centro de la tierra. La inercia en movimiento :La inercia es un indicador de la masa del objeto, y cambia también con la velocidadLa masa, inercia y velocidad están muy relacionadas, ya que la inercia de un objeto en movimiento depende de su masa y velocidad. El producto de estas dos magnitudes se le llama Cantidad de movimiento o Momentum.El momentum es una magnitud vectorial, que se mantiene constante en una interacción cuando la fuerza externa es nula. Fuerza de acción y reacción: 3ra ley de Newton :Generalmente las fuerzas no se encuentran solas, sino que forman parte de un sistema de pares de fuerzas que actúan simultáneamente.La tercera ley dice que si un objeto ejerce fuerza sobre otro, el segundo ejerce la misma fuerza hacia el primero, una fuerza de igual modulo en la misma dirección, pero en sentido contrario.Los tipos de interacciones que existen entre las fuerzas son: gravitacionales, electromagnéticas, fuertes y débiles. La fuerza de roce :Mientras mas rugosa y áspera son las superficies de dos cuerpos que estén en contacto, es necesario aplicar una fuerza cada vez mayor para mover. Esto nos dice que existe una fuerza que se opone al movimiento de los cuerpos en contacto y recibe el nombre de roce, de rozamiento o fricción. Roce por deslizacion :Cuando un cuerpo se encuentra sobre una superficie, hay varias fuerzas actuando. Por un lado esta el peso del cuerpo. Otra es la fuerza normal, la cual es perpendicular a la superficie y de igual modulo que la fuerza peso del cuerpo, pero de sentido opuesto. La fuerza de roce por deslizamiento, la que es proporcional a la fuerza normal. También esta la fuerza de roce estático que consiste en si un objeto esta en reposo sobre una superficie horizontal, la fuerza de roce que se opone al comienzo. Roce por Rodadura :Esta fuerza es quien permite que el roce disminuya cuando se debe deslizar un objeto de gran peso. El porque de la disminución de roce, se debe a que este sistema pone en contacto con el suelo solamente el perímetro del cilindro. Troque y Rotación :Fuerza que permite que los cuerpos puedan girar o rotar en relación a un eje. Un ejemplo muy practico es el de la rueda y motor de un auto, consiste en que el motor produce un troque el cual es transferido al eje y este se encarga de transmitirlo a la rueda. Algunas veces los motores de vehículos son medidos por el troque, también así los destornilladores eléctricos. En el motor una fuerza contraria al troque es el freno el cual si actúan ambos a la vez el movimiento queda en cero.
Efectos de una fuerza :Cuando las fuerzas actúan producen movimiento sobre algún cuerpo o sino lo contrario. Sobre cada cuerpo actúan muchas fuerzas a la vez, las cuales si las sumamos recibe el nombre de fuerza neta y estas equivale a la fuerza de todas las demás. Si la fuerza neta fuese cero, quiere decir que el cuerpo esta sin movimiento o a una velocidad constante. Y si no esta en cero , no esta en equilibrio y adquiere M.U.A. Análisis de fuerzas : Es principalmente lo mismo que la 1.3 . 2. F. y M. Primera ley de Newton : Todo cuerpo en reposo que sea atacado por una fuerza experimenta un cambio. Newton se baso en la teoría de Galilei (sin roce los cuerpos no se detienen) para establecer su ley tan conocida La Ley de La Inercia, la cual dice, si un cuerpo que se encuentra en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme, tiende a estar en ese estado siempre que no sea afectado por algún tipo de fuerzas.Fuerza, masa y aceleración: 2da ley de Newton :Todos los objetos que experimentan movimiento, están continuamente variando su velocidad, adquieren aceleración.El cambio de velocidad de un cuerpo es producido por un desequilibrio entre las fuerzas que actúan sobre el cuerpo. Esto establece que la aceleración sobre un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre el.Mientras mayor es la masa de un cuerpo mayor es la dificultad para moverse, esto quiere decir que su inercia es mayor.Las unidades que miden la fuerzas son: La masa [kg.], La aceleración [m/s2], por lo tanto la fuerza se expresa de esta forma: Kg % m/s2 (esta formula es llamada newton). Un movimiento especial: caída libre : Se denomina a la fuerza de atracción que ejerce la gravedad. Los cuerpos que caen a la tierra en forma de caída libre llevan un M.U.A. La velocidad máxima que alcanza el cuerpo en descenso es de 9.8 m/s2. La fuerza peso :La atracción que ejerce un cuerpo celeste es llamada Fuerza de gravedad o peso, y esta varía según la masa del cuerpo celeste. Esta fuerza va en dirección al centro de la tierra. La inercia en movimiento :La inercia es un indicador de la masa del objeto, y cambia también con la velocidadLa masa, inercia y velocidad están muy relacionadas, ya que la inercia de un objeto en movimiento depende de su masa y velocidad. El producto de estas dos magnitudes se le llama Cantidad de movimiento o Momentum.El momentum es una magnitud vectorial, que se mantiene constante en una interacción cuando la fuerza externa es nula. Fuerza de acción y reacción: 3ra ley de Newton :Generalmente las fuerzas no se encuentran solas, sino que forman parte de un sistema de pares de fuerzas que actúan simultáneamente.La tercera ley dice que si un objeto ejerce fuerza sobre otro, el segundo ejerce la misma fuerza hacia el primero, una fuerza de igual modulo en la misma dirección, pero en sentido contrario.Los tipos de interacciones que existen entre las fuerzas son: gravitacionales, electromagnéticas, fuertes y débiles. La fuerza de roce :Mientras mas rugosa y áspera son las superficies de dos cuerpos que estén en contacto, es necesario aplicar una fuerza cada vez mayor para mover. Esto nos dice que existe una fuerza que se opone al movimiento de los cuerpos en contacto y recibe el nombre de roce, de rozamiento o fricción. Roce por deslizacion :Cuando un cuerpo se encuentra sobre una superficie, hay varias fuerzas actuando. Por un lado esta el peso del cuerpo. Otra es la fuerza normal, la cual es perpendicular a la superficie y de igual modulo que la fuerza peso del cuerpo, pero de sentido opuesto. La fuerza de roce por deslizamiento, la que es proporcional a la fuerza normal. También esta la fuerza de roce estático que consiste en si un objeto esta en reposo sobre una superficie horizontal, la fuerza de roce que se opone al comienzo. Roce por Rodadura :Esta fuerza es quien permite que el roce disminuya cuando se debe deslizar un objeto de gran peso. El porque de la disminución de roce, se debe a que este sistema pone en contacto con el suelo solamente el perímetro del cilindro. Troque y Rotación :Fuerza que permite que los cuerpos puedan girar o rotar en relación a un eje. Un ejemplo muy practico es el de la rueda y motor de un auto, consiste en que el motor produce un troque el cual es transferido al eje y este se encarga de transmitirlo a la rueda. Algunas veces los motores de vehículos son medidos por el troque, también así los destornilladores eléctricos. En el motor una fuerza contraria al troque es el freno el cual si actúan ambos a la vez el movimiento queda en cero.