TEMA 3: FUERZAS (PARTE 1).
1. LAS FUERZAS Y SU EQUILIBRIO.
2. EFECTO DEFORMADOR DE LAS FUERZAS: LEY DE HOOKE.
3. LAS LEYES DE NEWTON.
4. APLICACIONES DE LAS LEYES DE NEWTON.
5. CUERPOS EN EQUILIBRIO: MÁQUINAS SIMPLES.
6. FUERZAS GRAVITATORIAS:
6.1.
LEYES DE
KEPLER.
6.2.
LEY DE GRAVITACIÓN
UNIVERSAL.
6.3.
EL PESO DE
LOS CUERPOS.
1. LAS FUERZAS Y SU EQUILIBRIO
SE DEFINE FUERZA, COMO TODA
ACCIÓN CAPAZ DE ALTERAR EL ESTADO DE REPOSO O DE MOVIMIENTO DE LOS CUERPOS, O
DE PRODUCIR EN ELLOS ALGUNA DEFORMACIÓN.
LA FUERZA, ES UNA MAGNITUD VECTORIAL,
Y COMO CUALQUIER VECTOR, PRESENTA LOS SIGUIENTES COMPONENTES:
·
MÓDULO: ES EL VALOR DE LA INTENSIDAD DE LA
FUERZA. SUS UNIDADES EN EL S.I., ES EL NEWTON (Nw).
1 Nw = 1 Kg·m/s2
LA
FUERZA TAMBIÉN SE PUEDE MEDIR EN KILOPONDIOS (Kp), DONDE 1 Kp = 9’8 Nw.
·
DIRECCIÓN: ES LA RECTA SOBRE LA QUE SE APOYA EL
VECTOR FUERZA.
·
SENTIDO: ES LA ORIENTACIÓN SOBRE DICHA RECTA. LO
INDICA LA PUNTA DE FLECHA.
·
PUNTO DE APLICACIÓN: ES EL PUNTO DEL CUERPO,
SOBRE EL QUE SE EJERCE LA FUERZA.
PODEMOS DISTINGUIR LOS SIGUIENTES
TIPOS DE FUERZAS:
·
FUERZAS GRAVITATORIAS: SON AQUELLAS FUERZAS QUE
SE EJERCEN ENTRE DOS CUERPOSCUALQUIERA, POR EL HECHO DE TENER MASA.
·
FUERZAS ELECTROMAGNÉTICAS: SON LAS FUERZAS
EJERCIDAS ENTRE CARGAS ELÉCTRICAS, Y TAMBIÉN ENTRE IMANES.
·
FUERZAS NUCLEARES FUERTES: SON LAS FUERZAS
RESPONSABLES DE LA ESTABILIDAD DEL NÚCLEO DE LOS ÁTOMOS, AL MANTENER UNIDOS
PROTONES Y NEUTRONES.
·
FUERZAS NUCLEARES DÉBILES: SON LAS FUERZAS
RESPONSABLES DE LA DESINTEGRACIÓN DE ALGUNOS NÚCLEOS ATÓMICOS, CON EMISIÓN DE
ELECTRONES.
TODAS LAS FUERZAS DE LA
NATURALEZA, PERTENECEN A UNO DE ESTOS GRUPOS, O SON COMBINACIÓN DE ELLOS.
1.1. COMPOSICIÓN DE FUERZAS:
EN LA MAYORÍA DE CASOS, SOBRE UN
CUERPO NO ACTÚA UNA SOLA FUERZA, SINO UN CONJUNTO DE ELLAS, CONSTITUYENDO UN
SISTEMA DE FUERZAS. ESTE SISTEMA, ES EQUIVALENTE A UNA ÚNICA FUERZA IMAGINARIA,
LLAMADA FUERZA RESULTANTE (R).
EL CÁLCULO DE ESTA FUERZA
RESULTANTE A PARTIR DE LAS FUERZAS COMPONENTES DEL SISTEMA, SE DENOMINA
COMPOSICIÓN DE FUERZAS. PODEMOS DISTINGUIR:
A.
FUERZAS DE LA MISMA DIRECCIÓN, DONDE TENEMOS:
A.
1. MISMO SENTIDO:
EN ESTE CASO, EL
MÓDULO ES LA SUMA DE LOS MÓDULOS DE LAS FUERZAS COMPONENTES DEL SISTEMA.
|
LA DIRECCIÓN, ES LA MISMA QUE LA DE LAS FUERZAS COMPONENTES, Y EL
SENTIDO, EL MISMO QUE EL DE LAS FUERZAS COMPONENTES.
A. 2.
SENTIDO CONTRARIO:
EL
MÓDULO, ES EL VALOR ABSOLUTO DE LA DIFERENCIA DE MÓDULOS DE LAS FUERZAS
COMPONENTES. LA DIRECCIÓN, ES LA MISMA QUE LA DE LAS FUERZAS COMPONENTES, Y EL
SENTIDO, ES EL DE LA FUERZA MAYOR.
|
A.
3. FUERZAS CONCURRENTES (ANGULARES):
·
FUERZAS DE DIRECCIONES NO PERPENDICULARES:
LA
RESULTANTE SE DETERMINA POR LA REGLA DEL PARALELOGRAMO. PARA CALCULAR LA
RESULTANTE, POR EL EXTREMO DE CADA VECTOR SE TRAZA UNA PARALELA AL OTRO LADO
DEL VECTOR. EL PUNTO DE INTERSECCIÓN DE LAS DOS PARALELAS, SERÁ EL SENTIDO DE
LA FUERZA RESULTANTE, Y SU MÓDULO, SERÁ LA MEDIDA DE LA DIAGONAL DEL PARALELOGRAMO.
·
FUERZAS DE DIRECCIONES PERPENDICULARES:
LA
DIRECCIÓN Y EL SENTIDO, SE DETERMINA MEDIANTE LA REGLA DEL PARALELOGRAMO, Y EL
VALOR DEL MÓDULO DE LA RESULTANTE, SE HALLA MEDIANTE EL TEOREMA DE PITÁGORAS.
|
EJ: CALCULA EL VALOR DE LA RESULTANTE DE UN SISTEMA FORMADO POR DOS
FUERZAS PERPENDICULARES: UNA DE 8 Nw, APOYADA SOBRE EL EJE DE LAS “X”, Y OTRA
DE 6 Nw, APOYADA SOBRE EL EJE DE LAS “Y”
EJ: LA RESULTANTE DE UN SISTEMA DE FUERZAS, TIENE UN VALOR DE 240 Nw.
CALCULA EL VALOR DE UNA DE LAS FUERZAS COMPONENTES DEL SISTEMA, SI SABEMOS QUE
UNA DE ELLAS TIENE UN VALOR DE 150 Nw, Y ENTRE AMBAS FUERZAS, FORMAN UN ÁNGULO
DE 90ª.
HASTA AHORA, LO QUE HEMOS VISTO,
ES LA COMPOSICIÓN DE FUERZAS QUE TIENEN EL MISMO PUNTO DE APLICACIÓN, PERO
TAMBIÉN SE PUEDE DAR EL CASO DE QUE LAS FUERZAS
QUE ACTÚAN SOBRE EL MISMO CUERPO, TENGAN DISTINTO PUNTO DE APLICACIÓN.
EN ESTE TIPO DE COMPOSICIÓN, DESTACAN AQUELLAS FUERZAS CUYAS DIRECCIONES DE
ACCIÓN SON PARALELAS. AQUÍ, NOS PODEMOS ENCONTRAR DOS SITUACIONES:
B.
1. FUERZAS PARALELAS DEL MISMO SENTIDO:
·
MÓDULO: LA RESULTANTE DEL MÓDULO, SERÁ LA SUMA
DE LOS MÓDULOS DE LAS FUERZAS QUE INTERVIENEN EN EL SISTEMA.
·
DIRECCIÓN: ES LA MISMA QUE LA DE LAS FUERZAS
COMPONENTES DEL SISTEMA.
·
SENTIDO: EL MISMO QUE EL DE LAS FUERZAS
COMPONENTES DEL SISTEMA.
EL PUNTO DE
APLICACIÓN DE LA RESULTANTE SE SITÚA SEGÚN LA REGLA DE PROPORCIONALIDAD:
|
EJ: CALCULA LA RESULTANTE Y EL PUNTO DE APLICACIÓN DE DOS FUERZAS
PARALELAS, CON LA MISMA DIRECCIÓN Y SENTIDO, DE 3 Y 6 Nw, RESPECTIVAMENTE, QUE
SE ENCUENTRAN EN LOS EXTREMOS DE UNA BARRA DE 9 M DE LONGITUD.
B.
2. FUERZAS PARALELAS DE LA MISMA DIRECCIÓN Y
SENTIDO CONTRARIO:
·
MÓDULO: LA RESULTANTE, SERÁ EL VALOR ABSOLUTO DE
LA DIFERENCIA ENTRE LAS DOS FUERZAS. (COMO EN EL CASO VISTO DE FUERZAS CON LA
MISMA DIRECCIÓN Y SENTIDOS CONTRARIOS)
·
DIRECCIÓN: ES LA MISMA QUE LA DE LAS DOS FUERZAS
COMPONENTES.
·
SENTIDO: ES EL MISMO QUE EL DE LA FUERZA MAYOR.
LA RESULTANTE
SE SITÚA SEGÚN LA REGLA DE PROPORCIONALIDAD VISTA EN EL APARTADO B.1, TENIENDO
EN CUENTA QUE NO SE SITÚA ENTRE LAS DOS FUERZAS.
EJ: CALCULA LA RESULTANTE Y EL PUNTO DE APLICACIÓN DE LAS MISMAS
FUERZAS DEL EJEMPLO ANTERIOR, PERO AHORA TIENEN SENTIDOS CONTRARIOS.
HACER EJERCICIOS 15, 21 Y 22 DE LA
PÁGINA 72.
1.2. DESCOMPOSICIÓN DE FUERZAS:
CONSISTE EN DESCOMPONER UNA
FUERZA EN DOS COMPONENTES QUE SUMADAS, PRODUCEN SOBRE UN CUERPO, EL MISMO
EFECTO QUE LA FUERZA ORIGINAL.
EN GENERAL, TODA FUERZA F, SE
PUEDE DESCOMPONER EN DOS FUERZAS PERPENDICULARES, FX Y FY
CON LAS DIRECCIONES DE LOS EJES DE COORDENADAS. EL VALOR DE LAS FUERZAS
COMPONENTES, SE CALCULA APLICANDO EL TEOREMA DE PITÁGORAS.
|
EN EL CASO DE PLANOS INCLINADOS:
PX = PESO TANGENCIAL = PT
PY = PESO NORMAL = PN.
|
EJ: CALCULA EL PESO TANGENCIAL QUE POSEE UN CUERPO SITUADO SOBRE UN
PLANO INCLINADO, SI SABEMOS QUE EL PESO NORMAL TIENE UN VALOR DE 245 Nw Y EL
VALOR DEL PESO ES DE 490 Nw.
EJERCICIOS:
1. DOS CHICAS TIRAN DE LOS EXTREMOS DE UNA
CUERDA CON FUERZAS DE 35 Y 45 Nw QUE TIENEN LA MISMA DIRECCIÓN, PERO SENTIDOS
CONTRARIOS. DIBUJA UN ESQUEMA DE LAS FUERZAS, Y DETERMINA EL VALOR DE LA FUERZA
RESULTANTE.
2. DOS CHICAS EJERCEN FUERZAS DE 75 Y 100 Nw
SOBRE UNA MESA. DIBUJA UN ESQUEMA DE LAS FUERZAS, Y DETERMINA LA FUERZA
RESULTANTE EN LOS CASOS SIGUIENTES:
A)
LAS
DOS FUERZAS TIENEN LA MISMA DIRECCIÓN Y SENTIDO.
B)
LAS
DOS FUERZAS, TIENEN LA MISMA DIRECCIÓN Y SENTIDOS CONTRARIOS.
3. DOS MUCHACHOS TIRAN DE LOS EXTREMOS DE UNA
CUERDA ATADA ALREDEDOR DE UNA CAJA CON FUERZAS PERPENDICULARES ENTRE SÍ DE
MÓDULOS 240 Y 280 Nw. DIBUJA UN ESQUEMA DE LAS FUERZAS, Y DETERMINA LA FUERZA
RESULTANTE.
4. DOS CHICOS TIRAN DE LOS EXTREMOS DE UNA
CUERDA ATADA ALREDEDOR DE UNA CAJA CON FUERZAS PERPENDICULARES DE 32 Y 38 Nw.
DIBUJA UN ESQUEMA DE LAS FUERZAS, Y DETERMINA LA FUERZA RESULTANTE.
5. UN ARMARIO DE 750 Nw DE PESO, DESCIENDE POR
UN PLANO INCLINADO Y ENCERADO. SI LA COMPONENTE NORMAL DEL ARMARIO VALE 685 Nw,
¿CUÁL ES EL VALOR DE LA COMPONENTE TANGENCIAL? REALIZA UN ESQUEMA DE LAS
FUERZAS.
6. UN OBJETO DE 294 Nw DE PESO, SE DEJA CAER
POR UN PLANO INCLINADO. SI LA FUERZA NORMAL QUE ACTÚA SOBRE ÉL ES DE 214’9 Nw,
CALCULA EL VALOR DE LA COMPONENTE TANGENCIAL.
EN OCASIONES, A LA HORA DE HACER
LA DESCOMPOSICIÓN DE UNA FUERZA, PUEDE OCURRIR QUE NO TENGAMOS NI EL VALOR DE
LA FUERZA NORMAL, NI EL VALOR DE LA FUERZA TANGENCIAL, PERO SÍ EL ÁNGULO QUE
FORMA LA FUERZA CON EL EJE DE LAS “X”.
EN PLANOS HORIZONTALES:
FX
= F · Cos α
FY = F · Sen α
EJ: CALCULA LA DESCOMPOSICIÓN EN SUS COMPONENTES CARTESIANAS DE UNA
FUERZA DE 150 Nw, QUE FORMA UN ÁNGULO DE 30ª CON EL EJE DE LAS X.
EN PLANOS INCLINADOS:
PX
=P ·Sen α = m · g · Sen α
PY
= P· Cos α = m · g · Cos α
EJ: CALCULA EL VALOR DE LAS COMPONENTES CARTESIANAS DEL PESO DE UN CUERPO
DE MASA 15 Kg, SITUADO EN UN PLANO INCLINADO, QUE FORMA UN ÁNGULO DE 30ª CON LA
HORIZONTAL.
1.3. FUERZAS EN EQUILIBRIO:
SEA EL SISTEMA DE FUERZAS,
APLICADAS SOBRE UN CUERPO.
DECIMOS QUE DOS O MÁS FUERZAS
APLICADAS SOBRE UN MISMO CUERPO, ESTÁN EN EQUILIBRIO, CUANDO LA RESULTANTE DE
TODAS ELLAS ES NULA.
2. EFECTO DEFORMADOR DE LAS FUERZAS:
LEY DE HOOKE.
LAS FUERZAS, ADEMÁS DE MODIFICAR
EL ESTADO DE REPOSO O DE MOVIMIENTO DE UN CUERPO, TAMBIÉN SON CAPACES DE
PRODUCIR DEFORMACIONES.
EJ: COGEMOS UN MUELLE, Y LE VAMOS COLOCANDO DISCOS DE IGUAL MASA,
ANOTANDO EL ALARGAMIENTO CADA VEZ QUE AÑADIMOS UN NUEVO DISCO.
AL FINAL, VAMOS A LLEGAR A LA CONCLUSIÓN DE QUE EL ALARGAMIENTO QUE SE
PRODUCE EN EL MUELLE CON CADA DISCO QUE ADICIONAMOS, ES EL MISMO QUE EL
ANTERIOR Y QUE ESTE ALARGAMIENTO ES PROPORCIONAL AL PESO DEL DISCO.
A ESTA MISMA CONCLUSIÓN LLEGÓ EN
1678 ROBERT HOOKE, QUE ENUNCIÓ LA LEY QUE LLEVA SU NOMBRE, Y DICE LO SIGUIENTE:
“LA DEFORMACIÓN QUE SUFRE UN CUERPO ELÁSTICO, ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA
FUERZA APLICADA”
|
F = FUERZA APLICADA (Nw)
K = CONSTANTE DE ELASTICIDAD DEL
MUELLE (Nw/m)
∆l = VARIACIÓN DE LONGITUD O
ALARGAMIENTO (m)
l = LONGITUD FINAL (m)
l0 = LONGITUD INICIAL
(m)
EJ: UN MUELLE DE UN DINAMÓMETRO SE ALARGA 12 CM CUANDO APLICAMOS SOBRE
ÉL UNA FUERZA DE 18 Nw. CALCULA:
A. EL VALOR DE LA CONSTANTE DE ELASTICIDAD.
B. EL ALARGAMIENTO DEL MUELLE AL APLICAR UNA
FUERZA DE 24 Nw.
EJ: UN MUELLE ELÁSTICO ESTÁ EN POSICIÓN VERTICAL COLGADO POR UNO DE SUS
EXTREMOS. CUANDO EN EL EXTREMO LIBRE APLICAMOS UNA FUERZA DE 80 Nw, LA LONGITUD
DEL MUELLE ES DE 16 CM Y CUANDO LA FUERZA APLICADA TIENE UN VALOR DE 100 Nw, LA
LONGITUD DEL MUELLE ES DE 18 CM. CALCULA LA LONGITUD INICIAL DEL MUELLE Y EL
VALOR DE LA CONSTANTE DE ELASTICIDAD.
EJERCICIOS: 2 PÁGINA 47
3. LAS LEYES DE NEWTON.
COMO SE DEDUCE DE LA DEFINICIÓN
DE FUERZA, ESTA MAGNITUD ESTÁ RELACIONADA CON EL MOVIMIENTO, YA QUE LA FUERZA
ES TODA ACCIÓN CAPAZ DE MODIFICAR EL ESTADO DE REPOSO O DE MOVIMIENTO DE UN
CUERPO.
LA RELACIÓN QUE EXISTE ENTRE LAS
FUERZAS Y EL MOVIMIENTO, ES ESTUDIADA POR UNA PARTE DE LA FÍSICA LLAMADA
DINÁMICA, CUYO NÚCLEO CENTRAL ESTÁ CONSTITUÍDO POR LAS LEYES DE NEWTON, QUE
SON:
1.
PRIMERA LEY O LEY DE LA INERCIA:
“UN CUERPO
PERMANECE EN SU ESTADO DE REPOSO O DE
MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME, CUANDO SOBRE EL
NO ACTUA NINGUNA FUERZA O LA RESULTANTE DE LAS QUE ACTUAN ES NULA”.
EJ: EJERCICIO RESUELTO DE LA PÁGINA 48.
EJERCICIOS: 3 Y 4 PAGINA 58; Y 5 Y 6 PAGINA 49.
2.
SEGUNDA LEY O LEY FUNDAMENTAL DE LA DINAMICA:
“SI SOBRE UN
CUERPO ACTUA UNA FUERZA RESULTANTE NO NULA, ESTE ADQUIERE UNA ACELERACION
DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA FUERZA APLICADA, SIENDO LA MASA DEL CUERPO, LA
CONSTANTE DE PROPORCIONALIDAD”
|
UNA VARIANTE
DE ESTA SEGUNDA LEY DE NEWTON, ES EL VALOR DEL PESO DE LOS CUERPOS.
|
EJERCICIOS: 7, 8, 9 PAGINA 50 ; 30, 31 PAGINA 59
- TERCERA LEY O LEY DE ACCION Y REACCION:
“SI UN CUERPO
EJERCE UNA FUERZA, QUE LLAMAMOS ACCION, SOBRE OTRO CUERPO, ESTE A SU VEZ EJERCE
OTRA SOBRE EL PRIMERO, QUE LLAMAMOS REACCIÇON, CON EL MISMO MODULO Y DIRECCION,
PERO DE SENTIDO CONTRARIO”.
ESTAS FUERZAS
DE ACCION Y REACCION, PRESENTAN LAS SIGUIENTES CARACTERISTICAS:
-
SON SIMULTANEAS.
-
SE EJERCEN SOBRE CUERPOS DIFERENTES, POR ESO SE
ANULAN MUTUAMENTE.
-
A VECES, ALGUNA DE ESTAS FUERZAS, NO SE APRECIA,
PORQUE EL CUERPO POSEE UNA GRAN MASA, O EXISTEN OTRAS FUERZAS MAYORES QUE SE
OPONEN AL MOVIMIENTO”.
EJ: EJERCICIO RESUELTO 2 DE LA PAGINA 52.
EJERCICIOS: 12, 13 DE LA PAGINA 52; 26, 27 DE LA PAGINA 58.
4. APLICACIONES DE LAS LEYES DE
NEWTON.
ESTAS LEYES, SON UTILIZADAS PARA
RESOLVER LOS PROBLEMAS DE DINAMICA, PERO PARA ELLO, PREVIAMENTE DEBEMOS CONOCER
LAS FUERZAS QUE ACTUAN SOBRE EL CUERPO. PODEMOS DESTACAR:
-
FUERZA NORMAL (N): ES LA FUERZA QUE EJERCE LA SUPERFICIE DE APOYO
DE UN CUERPO SOBRE ESTE. ES UNA FUERZA DE REACCION A LA FUERZA QUE EJERCE EL
CUERPO SOBRE LA SUPERFICIE.
SIEMPRE SE VA A
CUMPLIR QUE N – P = 0, LO QUE QUIERE DECIR QUE LA FUERZA NORMAL TIENE EL MISMO VALOR QUE EL
PESO, PERO DE SENTIDO CONTRARIO, SIEMPRE QUE NO ACTUE NINGUNA FUERZA MAS.
EN PLANOS
INCLINADOS, SE CUMPLE QUE N = PY.
-
FUERZA DE ROZAMIENTO (FR): ES AQUELLA FUERZA QUE
APARECE EN LA SUPERFICIE DE CONTACTO DE LOS CUERPOS, OPONIENDOSE AL MOVIMIENTO
DE ESTOS.
ESTA FUERZA DE
ROZAMIENTO, PRESENTA LAS SIGUIENTES CARACTERISTICAS:
- ES PARALELA A LA SUPERFICIE DE CONTACTO Y DE SENTIDO CONTRARIO AL MOVIMIENTO QUE EFECTUA EL CUERPO.
- DEPENDE DE LA NATURALEZA Y DEL ESTADO DE LAS SUPERFICIES DE LOS CUERPOS, PERO NO DEL AREA DE CONTACTO.
- LA FUERZA DE ROZAMIENTO QUE SE OPONE AL INICIO DE UN MOVIMIENTO, ES MAYOR QUE LA QUE EXISTE CUANDO EL CUERPO YA ESTA EN MOVIMIENTO.
- SIEMPRE SE CUMPLE QUE FR = µ · N, DONDE µ ES EL COEFICIENTE DE ROZAMIENTO. ESTE COEFICIENTE, ES ADIMENSIONAL.
EJ: REPRESENTA LAS FUERZAS QUE ACTUAN SOBRE:
- UN SOFA DE 120 Kg DE MASA, QUE SE APOYA SOBRE UNA SUPERFICIE HORIZONTAL. CALCULA EL VALOR DE LA NORMAL.
- UN CUBO DE 3 Kg QUE SE APOYA EN EL SUELO Y SOBRE EL QUE SE EJERCE UNA FUERZA VERTICAL HACIA ARRIBA DE 18 N.
- UN ARMARIO DE 180 Kg, SITUADO SOBRE UN PLANO INCLINADO, QUE FORMA UN ANGULO DE 30ª CON LA HORIZONTAL.
SOBRE UN CUERPO DE 10 Kg DE MASA, QUE INICIALMENTE ESTA EN REPOSO,
SOBRE UN PLANO HORIZONTAL, SE APLICA UNA FUERZA DE 80 N EN LA DIRECCION
PARALELA AL PLANO. SI EL COEFICIENTE DE ROZAMIENTO PARA EL CUERPO EN MOVIMIENTO
VALE 0´5, CALCULAR:
- EL VALOR DE LA ACELERACION DEL CUERPO.
- LA VELOCIDAD QUE ALCANZA A LOS 10 SEGUNDOS DE INICIADO EL MOVIMIENTO, Y EL ESPACIO RECORRIDO EN ESE TIEMPO.
EJERCICIOS:
- UN ARMARIO DE 120Kg ES EMPUJADO CON UNA FUERZA HORIZONTAL DE 580 Nw. SI EL COEFICIENTE DE ROZAMIENTO PARA EL CUERPO EN MOVIMIENTO VALE 0´4, CALCULA:
A. LA ACELERACION QUE ADQUIERE.
B. LA VELOCIDAD Y LA DISTANCIA RECORRIDA EN 5
SEGUNDOS.
- UN PAQUETE DE 3`2 Kg DESCIENDE POR UN PLANO INCLINADO. SI LA FUERZA NORMAL QUE ACTUA SOBRE EL ES DE 28`6 Nw, CALCULA LA ACELERACION CUANDO:
A.
NO HAY
ROZAMIENTO.
B.
CUANDO
EL COEFICIENTE DE ROZAMIENTO EN MOVIMIENTO VALE 0´25.
3. UNA CAJA DE 4`8 KG ASCIENDE POR UN PLANO
INCLINADO POR ACCIÇON DE UNA FUERZA PARALELA AL PLANO Y DIRIGIDA HACIA ARRIBA
DE 120 Nw. SI LA FUERZA NORMAL VALE 33´3 Nw Y EL COEFICIENTE DE ROZAMIENTO
0´25, CALCULA SU ACELERACION.
4. UN CUERPO DE 4 Kg DE MASA ESTA EN REPOSO
SOBRE UNA SUPERFICIE HORIZONTAL. AL APLICARLE UNA FUERZA HORIZONTAL DE 20 Nw,
ADQUIERE UNA ACELERACIÇON DE 1 m/s2. CALCULA:
A.
EL
VALOR DE LA FUERZA DE ROZAMIENTO.
B.
LA
ACELERACION QUE ADQUIRIRIA SI NO HUBIESE ROZAMIENTO.
C.
4.1. DINAMICA DEL MOVIMIENTO CIRCULAR
ES AQUELLA PARTE DE LA FISICA QUE
ESTUDIA LOS CUERPOS QUE ESTAN SOMETIDOS A UNA FUERZA, QUE LES OBLIGA A
DESCRIBIR UN MOVIMIENTO CIRCULAR.
EN ESTOS CASOS, LA DIRECCION DEL
VECTOR VELOCIDAD, CAMBIA CONSTANTEMENTE.
ESTA FUERZA QUE OBLIGA AL CUERPO
A CAMBIAR CONSTANTEMENTE LA DIRECCION DE SU MOVIMIENTO, RECIBE EL NOMBRE DE
FUERZA CENTRIPETA, QUE SE DEFINE COMO AQUELLA FUERZA QUE ES PRECISO APLICAR A
UN CUERPO, PARA QUE SIGA UNA TRAYECTORIA CIRCULAR.
COMO TODA FUERZA, TAMBIEN PRODUCE
UNA ACELERACION LLAMADA ACELERACION RADIAL O CENTRIPETA, CUYO VALOR ES:
|
POR TANTO:
|
EJ: EN UN TIOVIVO, UN CABALLO DE 12 Kg DE MASA GIRA EN UN PLANO
HORIZONTAL A UNA VELOCIDAD DE 3 m/s. SI EL RADIO DE GIRO MIDE 2´5 M, CALCULA LA
ACELERACION Y LA FUERZA CENTRIPETAS.
EJERCICIOS:
1. UNA BOLA DE 150 GRAMOS DE MASA LIGADA AL
EXTREMO DE UNA CUERDA DE 1´5 M DE LONGITUD GIRA APOYANDOSE SOBRE UN PLANO
HORIZONTAL, SIN ROZAMIENTO, CON UNA VELOCIDAD CONSTANTE DE 5 m/s. CALCULA LA
ACELERACION Y FUERZA CENTRIPETAS.
2. CALCULA
LA ACELERACION Y LA FUERZA CENTRIPETAS QUE ACTUAN SOBRE UN COCHE DE 1500
Kg DE MASA CUANDO TOMA UNA CURVA DE 20 M DE RADIO A 80 Km/h.
3. UN CAMION DE 5000 Kg DE MASA, TOMA UNA CURVA
PLANA DE 250 M DE RADIO A 60 Km/H ¿QUE FUERZA DE ROZAMIENTO SE DEBE DAR ENTRE LA CARRETERA Y LOS NEUMATICOS
PARA QUE EL CAMION NO DERRAPE?
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