la fuerza como interacción · 2015-03-05 · ley de la gravitación universal (newton): la fuerza...
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TEMA 5
Caso 1
Partida de billar.
Una bola golpea a otra que está en reposo. Tras el choque, las dos bolas modifican su velocidad (varían su movimiento).
Actúa alguna fuerza en el momento del choque.
Cada bola es responsable de la fuerza que ejerce sobre la otra.
Las bolas ejercen fuerzas mutuamente,
decimos que han interaccionado entre sí.
Caso 2
El carrito se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal y el chico se apoya en él y lo lanza hacia otra compañera.
El patinador ejerce una fuerza sobre el vehículo, desplazándolo.
El patinador, sale despedido hacia atrás, porque el carrito ejerce una fuerza sobre él.
Ambos ejercen fuerzas recíprocas.
Podemos afirmar que:
Cuando se ejerce una fuerza sobre un cuerpo (fuerza de acción), este reacciona con una fuerza de sentido opuesto a la primera (fuerza de reacción).
Cuando dos o más cuerpos interaccionan, ejercen fuerzas mutuas entre sí.
Caso 3
Al saltar hacia la orilla, la barca retrocede hacia adentro.
Al saltar a tierra, ejerces una fuerza sobre la barca que la desplaza hacia
atrás; a su vez, esta ejerce una fuerza sobre ti que te permite alcanzar la orilla
Los dinamómetros aprecian el mismo valor: las fuerzas ejercidas son iguales
¿Qué fuerzas están midiendo estos dinamómetros?
Principio de acción y reacción o tercer principio de la dinámica:
A toda acción se opone siempre una reacción. Las acciones mutuas entre dos cuerpos son siempre iguales y de sentido opuesto.
“Si al tirar del carrito con cierta fuerza, éste tira de mí con la misma fuerza y en sentido opuesto, las dos fuerzas se anularán y nunca podré moverlo”
La fuerza ejercida por el porteador (acción), se ejerce sobre el carrito-taxi.
La fuerza ejercida por el carrito-taxi (reacción), se ejerce sobre el porteador.
Las fuerzas se aplican sobre cuerpos distintos y por tanto, no se anulan.
Dos cuerpos interaccionan si ejercen fuerzas mutuas entre sí.
¿Es necesario que dos cuerpos estén en contacto para que exista interacción entre ellos?
Ley de la gravitación universal (Newton):
La fuerza con que dos cuerpos cualesquiera se atraen es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
r
mMGF
2
•G=6,67•10-11 U.I constante de gravitación universal •M y m: masas de los cuerpos •r: distancia entre los cuerpos
Denominamos peso a la fuerza con que la Tierra atrae a los cuerpos.
t
t
R
mMGFPeso
2
t
t
R
MGg
2
G=6,67•10-11 U.I Mt=5,98•1024 Kg
Rt=6,38•106 m 8,9g m/s2
gmPPeso
g:gravedad o aceleración de la gravedad. Aceleración con la que caen los cuerpos sobre la Tierra cuando no existe ningún impedimento para ello.
g=9,8 m/s2
El valor de g varía con el radio terrestre
El libro empuja la mesa hacia abajo, la mesa
empujará al libro hacia arriba, con una fuerza en la misma dirección y sentido contrario. Esta fuerza recibe el nombre de normal, porque es perpendicular a la superficie.
N=P Fres=0
¿Qué ocurriría en esta situación?
Se puede descomponer el peso en dos fuerzas F1 y F2, perpendiculares entre sí de forma que una de ellas sea paralela a la superficie del plano.
De acuerdo con el tercer principio, N=F2 y se anulan.
La resultante F1, es paralela a la superficie del plano y está dirigida hacia la base del mismo.
senPF 1
Fuerza centrípeta (Fc): fuerza dirigida hacia el centro de la circunferencia que describe el movimiento. Esta es la fuerza que permite al cuerpo seguir la trayectoria circular.
Según la 2ª ley de Newton:
Además, en el M.C.U:
Por tanto,
amF
raa v
n
2
rmamFc v
n
2
La fuerza de rozamiento es paralela a la superficie de deslizamiento, está localizada en el punto de contacto entre los objetos y su sentido es contrario al movimiento.
El valor del módulo de la fuerza de rozamiento es igual al módulo de la fuerza mínima necesaria para iniciar el movimiento.
Una vez iniciado el movimiento, el módulo de la fuerza de rozamiento permanece constante mientras exista movimiento.
La fuerza de rozamiento es independiente del área de contacto. Depende de la naturaleza de las superficies y de lo pulimentadaas o lubricadas que estén
En una superficie horizontal:
donde μ se denomina coeficiente de rozamiento y depende exclusivamente de la naturaleza de las superficies en contacto
gmFroz
Perjudiciales: ◦ Aumenta la fuerza necesaria para que funcionen las
máquinas, por lo que estas tienden a ser más grandes y pesadas.
◦ Desgasta las superficies en contacto.
◦ Consume más energía, que se pierde en forma de calor, obligándonos incluso a refrigerar muchas máquinas, como las radiales (para cortar metal o piedras)
Por esto se tiende a reducir o eliminar.
Beneficiosos: ◦ Las fuerzas de rozamiento permiten caminar y son
necesarias para que tenga lugar el movimiento de vehículos sobre ruedas.
◦ Gracias a ellas se transmite el movimiento en los engranajes y ruedas.
◦ Sin rozamiento, los frenos no podrían usarse.
◦ Limitan la velocidad de las gotas de lluvia, impidiendo que actúen como proyectiles sobre nosotros.
