https://dl.dropboxusercontent.com/u/43877103/2%C2%BA%20ESO/soluci%C3%B3n%20ejercicios%20examen%20tema%20moviles.doc
SIGUIENDO EL LIBRO...
5.- LAS FUERZAS Y SUS EFECTOS
Qué es una fuerza?
Tipos de fuerzas
Efectos de las fuerzas
LA ATRACCIÓN GRAVITATORIA
La interacción gravitatoria
El peso de los cuerpos
La caída libre de un cuerpo
EL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
CUADERNILLO DONDE PODEMOS ENCONTRAR EJERCICIOS DE FUERZA
https://dl.dropboxusercontent.com/u/43877103/2%C2%BA%20ESO/cuadernillo%202%20y3%20y%20otros.pdf
LAS FUERZAS Y SUS EFECTOS
http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_ccnn_2/tema2/
http://webs.ono.com/fisicaquimica4eso/fisicayquimica/material-apoyo/fuerzas.pdf
http://natu2eso.wordpress.com/2012/12/17/tema-4-las-fuerzas-y-sus-efectos/
5.- LAS FUERZAS Y SUS EFECTOS
Qué es una fuerza?.- Fuerza es todo aquello capaz de deformar un cuerpo o de modificar su estado de reposo o de movimiento.Las fuerzas se representan mediante flechas (vectores). Los segmentos de recta indican la dirección y el extremo acabado en una punta de flecha, el sentido.
Al aplicarse una fuerza sobre un cuerpo, pueden distinguirse cuatro elementos
: la dirección, el sentido, la intensidad y el punto de aplicación.
Dirección:
Nos indica la línea sobre la que actúa la fuerza
Sentido:
Es el lugar hacia donde se ejerce la fuerza. Intensidad. Es el valor de esa fuerza, expresada en
newtons.
Punto de aplicación:
Es el lugar donde se ejerce la fuerza. Las fuerzas, como magnitudes vectoriales que son, se representan
mediante vectores.
Intensidad o módulo.- Valor de la magnitud de la fuerza
Tipos de fuerzas.- Las fuerzas fuerzas pueden ejercerse de dos formas. Atendiendo a ello se clasifican en:
Fuerzas de contacto.- Son aquellas en las que el cuerpo que ejerce la fuerza está en contacto directo con el cuerpo sobre el que se aplica dicha fuerza.
Fuerzas a distancias.- Son aquellas en las que no existe contacto directo entre el cuerpo que ejerce la fuerza y el cuerpo sobre el que es aplicada.
Efectos de las fuerzas.-
Las fuerzas pueden producir dos clases de efectos sobre los cuerpos que actúan:
Efecto estático. Las fuerzas pueden producir deformaciones, perceptibles a veces y otras no, porque pueden ser muy pequeñas.
Efecto dinámico. Las fuerzas pueden:
- Hacer pasar a un cuerpo del reposo al movimiento.
- Cambiar el valor de la velocidad aumentándola o disminuyéndola.
- Modificar la dirección de la velocidad.
Las fuerzas pueden deformar los
cuerpos y su comportamiento ante las deformaciones es muy distinto. (el hierro
es mas rígido que la resina, y un muelle recupera su forma inicial cuando la
fuerza deja de actuar).
Podemos clasificar loa materiales
según responden ante las fuerzas, de la siguiente manera:
-
Rígidos. No se modifica la forma cuando actúa sobre ellos una
fuerza
-
Elásticos. Recuperan la forma original cuando deja de actuar la
fuerza que los deforma
- Plásticos. Al cesar la fuerza que los deforma, los materiales no
recuperan la forma primitiva y quedan deformados permanentemente.
La elasticidad es una
propiedad de la materia que permite a los cuerpos deformarse cuando están
sometidos a una fuerza y recuperan la forma inicial cuando la causa de la
deformación desaparece.
Existe un límite de elasticidad,
que si se sobrepasa, un cuerpo deja de ser elástico y por lo tanto
quedaría deformado permanentemente. Este límite depende de cada cuerpo y de
cada sustancia.
Límite de ruptura, que es
la fuerza máxima que ha de soportar un cuerpo determinado sin romperse
La plasticidad es la
propiedad por la cual determinados cuerpos adquieren deformaciones permanentes
cuando deja de actuar sobre estos la fuerza que los deforma. Es la propiedad
contraria a la elasticidad.
Los cambios que experimenta un cuerpo en su estado de movimiento o de reposo se rige por una ley fundamental de la física: F= m.a
Ley de Hooke (como ampliación)
En el siguiente ejemplo vamos a
calcular la relación cuantitativa que existe entre la fuerza aplicada y la
deformación del muelle.
Vamos a colgar del muelle de la
figura diferentes pesos y vamos a tomar medida del alargamiento del muelle.
Suponemos que una vez hecha la
experiencia que acabamos de describir hemos obtenido los resultados siguientes:
Fuerza F(N)
|
100
|
200
|
300
|
400
|
500
|
Alargamiento
 |
0,05
|
0,10
|
0,15
|
0,20
|
0,25
|
Observamos que el cociente 
presenta
un valor constante:
presenta
un valor constante:
Este cociente recibe el nombre de
constante elástica K, que en el Sistema Internacional es medida en Newton por
metro (N/m) y depende de las características particulares de cada muelle.
Podemos establecer esta relación:
o bien:
Esta expresión es conocida como
la Ley de Hooke y se puede enunciar así:
La deformación de un cuerpo
es directamente proporcional a la fuerza que lo produce.
Medida de las fuerzas
Para medir la intensidad de las
fuerzas se utiliza el dinamómetro, formado por un muelle que de acuerdo con la
ley de Hooke, se alarga al ser sometido a una fuerza. El muelle lleva adosada
una escala graduada que permite medir directamente la fuerza, ya que, como
acabamos de ver hay una relación de proporcionalidad entre la fuerza aplicada y
el alargamiento del muelle.
-Dos fuerzas tienen el mismo
valor si, aplicadas a un mismo muelle producen igual deformación.
-Una fuerza es n veces más grande
que otra si, aplicada al mismo muelle causa una deformación n veces más grande
que la originada por la otra.
Equilibrio de Fuerzas
Sistema de Fuerzas: son
diversas las fuerzas que actúan al mismo tiempo sobre un cuerpo. Cada una de
estas fuerzas es un componente del sistema.
Fuerza resultante aquella
que puede remplazar todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo, y producen el
mismo efecto.
Un cuerpo rígido esta en equilibrio
cuando esta en reposo o cuando se mueve con un movimiento rectilíneo y
uniforme. Es decir, la resultante de todas las fuerzas aplicadas al cuerpo es
nula.
Los principios del equilibrio de
los cuerpos que pueden enunciarse así:
-
Una fuerza que actúa sola sobre un cuerpo no produce equilibrio (A)
-
Dos fuerzas iguales y opuestas que actúan en la misma línea de acción
producen equilibrio (B)
-
En un cuerpo en equilibrio, cada fuerza es igual y opuesta a la
resultante de todas las otras (C).
-Composición de las fuerzas
La composición de las fuerzas es
la operación que consiste en determinar la fuerza resultante de la acción de
las otras.
-Fuerzas de igual dirección y sentido
La resultante tiene esa misma
dirección y ese mismo sentido, y su intensidad es la suma de las intensidades.
-Fuerzas de la misma dirección y sentido contrario
La resultante tiene la misma
dirección, pero su sentido será el mismo que la fuerza que actúa con más
intensidad. Su modulo será la diferencia de los módulos de las fuerzas
componentes.
-Fuerzas concurrentes
Las fuerzas concurrentes son
aquellas que se cortan, estas o sus prolongaciones, en un punto.
La fuerza resultante de dos
fuerzas concurrentes se calcula aplicando la regla del Paralelogramo,
según la cual, la dirección y el sentido de la resultante son los de la
diagonal del paralelogramo que esta formado por las fuerzas concurrentes y sus
paralelas.
Si las dos fuerzas concurrentes
tienen direcciones perpendiculares, el modulo de la resultante se puede
calcular aplicando el teorema de Pitágoras:
-Composición de fuerzas paralelas en distintos puntos de aplicación:
La resultante de dos fuerzas
paralelas del mismo sentido y con diferente punto de aplicación es una fuerza
paralela a estas y con el mismo sentido. Su modulo es igual a la suma de los
módulos de estas, y su punto de aplicación esta situado entre estas y divide
al modulo que las une en partes inversamente proporcional a sus módulos.
La resultante de dos fuerzas
paralelas de sentidos contrarios y con distinto punto de aplicación es una
fuerza paralela a estas, su sentido es el de la mas grande, su modulo es igual
a la diferencia de los módulos, y su punto de aplicación es exterior al
segmento que las une y corta la recta que contiene este segmento en un punto,
la distancia del cual a los puntos de aplicación de las fuerzas, es
inversamente proporcional a los módulos de estas.
Descomposición de las Fuerzas
Cualquier fuerza física podemos
descomponerla en la suma de dos fuerzas o mas, dirigidas en dos direcciones
distintas.
Si elegimos dos direcciones
perpendiculares (X, Y), cada componente se determina construyendo la proyección
perpendicular del vector que representa la fuerza sobre la dirección
correspondiente tal y como se muestra en la figura.
Según la regla del paralelogramo
Problemas o ejercicios para poder realizarlos
http://conteni2.educarex.es/mats/14349/contenido/
La fuerza de atracción de la gravedad: el peso
Cuando dejamos libre un cuerpo cualquiera, a
determinada distancia de la superficie terrestre, este cae. De acuerdo
con la Ley de Newton está actuando una fuerza, puesto que se produce un
movimiento con dirección vertical y sentido hacia la superficie
terrestre. A esta fuerza la llamamos atracción gravitatoria o peso.
Según Isaac Newton todos los cuerpos; es
decir, cualquier masa, ejerce una fiuerza de atracción sobre las demás
masas; a esta fuerza la llamó fuerza de la gravedad.
Esta fuerza es muy pequeña y, en cuanto
exista otra fuerza que impida la acción de la gravedad, esta
aparentemente deja de existir; sin embargo, cuando una de las masas es
un planeta, un satélite o una estrella, esta fuerza adquiere una
intensidad considerable capaz de mover grandes masas, como en el caso de
las mareas.
La Ley de Gravitación Universal, enunciada
por Isaac Newton, dice que "todos los cuerpos del Universo se atraen con
una fuerza que es directamente proporcional a las masas de éstos e
inversamente proporcional a la distancia entre ellos".
La Ley de Gravitación Universal, enunciada por Isaac Newton, dice que
"todos los cuerpos del Universo se atraen con una fuerza que es
directamente proporcional a las masas de éstos e inversamente
proporcional a la distancia entre ellos".
La expresión matemática de esta Ley es:
M . m
F =G -----------
r2
donde M es la masa de la Tierra (o de otro astro), m la masa de un cuerpo, r la distancia entre ambos cuerpos (en la Tierra es el radio terrestre) y G es una constante denominada Constante de Gravitación Universal.
El valor que dedujo Newton para esta constante es muy pequeño: 6,67 · 10- 11 N· m2/Kg2
. Por eso F sólo es apreciable cuando una al menos de las masas es muy
grande. Es preciso recordar que la masa que se le ha calculado a nuestro
planeta es de 5,974 ·1024 Kg.
Si calculamos el valor de la fuerza que atrae a un cuerpo de masas 1
Kg., a un metro de distancia, sobre la superficie terrestre (radio
terrestre 6378 Km. ó 6378000 m.), la operación a realizar sería:
F = 6,67 · 10- 11 · 5,974 ·1024 · 1/ 63780012
F = 6,67 · 10- 11 · 5,974 ·1024 · 1/ 40678896756001
El resultado es F = 9,795 N. Es decir una masa de 1 Kg. es atraída por
la Tierra con una fuerza de 9,8 N. A esta Fuerza la llamamos 1
kilopondio. De donde 1 Kp = 9,8 N.
Si, en lugar de poner como ejemplo una masa de 1 Kg. ponemos una masa m, en general, resultaría:
F = m · 9,8; sin duda muy parecida a la ecuación de la fuerza F = m · a.
Newton llamó al valor 9,8, aceleración de la gravedad (g). De aquí obtenemos la ecuación del peso:
P = m · g
|
No se debe confundir gravedad con aceleración de la gravedad. La
gravedad es una fuerza, la aceleración de la gravedad es la aceleración
con la que los cuerpos ganan velocidad en una caída libre g = 9,8 m/s2 .
https://dl.dropboxusercontent.com/u/43877103/2%C2%BA%20ESO/cuadernillo%202%20y3%20y%20otros.pdf
http://ctaalumno.galeon.com/
EL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
Principio de Arquímedes
En el agua vemos lo que ocurre cuando metemos dentro un cuerpo. Podemos experimentar la existencia de otra fuerza: el empuje.
El descubrimiento se debe a Arquímedes
(287-212) A.C. que lo expresó así: Todo cuerpo sumergido en un fluido
(líquido o gas) desaloja un volumen de fluido equivalente a su propio
volumen.
Como consecuencia de la diferencia entre la
masa del cuerpo y la masa, de igual volumen, del agua desplazada por el
cuerpo, pueden ocurrir dos casos:
-
Que la masa del cuerpo sea mayor que la del agua que desplaza. En este caso el cuerpo se hundirá.
-
Que la masa del cuerpo sea menor que la masa del agua desalojada. El cuerpo flotará.
Si ambas masas son muy semejantes el cuerpo
seguirá hundiéndose hasta que el volumen de agua desplazado tenga la
misma masa que el propio cuerpo.
En realidad sumergir un cuerpo en un fluido
equivale a desplazar hacia arriba un volumen igual de líquido. Este
desplazamiento requiere una fuerza que debemos vencer al intentar
sumergir el cuerpo. De esta experiencia se deduce el principio de
Arquímedes.
Todo cuerpo sumergido en un fluido
experimenta una fuerza vertical hacia arriba, denominada empuje, que es
igual al peso del fluido desalojado y de sentido contrario.
Por este motivo cuando levantamos un cuerpo dentro del agua percibimos un peso menor que denominamos peso aparente.
Peso aparente = Peso real - Empuje
Actividades sobre el principio de Arquímedes
Una lancha neumática con un peso de 5 Kg. y un volumen de 3 dm3 (deshinchada) se mete en el agua. Compara lo que ocurrirá con el estado de la lancha hinchada y ocupando un volumen de 100 dm3.
El peso de la lancha es: P = m · g,, P = 5 Kg. · 9,8 m/seg2 = 49 N ( 5 Kp.)
El peso del agua que desaloja cunado está deshinchada es: P = 3 Kg. · 9,8 m/seg2 = 29,4 N ( 3 Kp.)
Por tanto, Peso aparente = 49 N - 29,4 N = 19,4 N; lo que quiere decir que la lancha parece pesar 19,4 N, por tanto se hundirá.
El peso del agua que desaloja cuando está hinchada es: P = 100 Kg. · 9,8 m/seg2 = 980 N
Por tanto, Peso aparente = 49 N - 980 N = - 930 N; lo que quiere decir, si intentamos sumergir toda la lancha en el agua, notaremos un empùje (hacia arriba) de 930 N; por tanto, la lancha flotará.
¿Qué volumen de la lancha quedará dentro del agua?.
Sólo el suficiente para equilibrar el peso de la lancha. O sea, el equivalente a 5 Kg. de agua. Por tanto 5 dm3 de lancha quedarán por debajo del nivel del agua.
