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Fuerza sobre un cuerpo

REFORZAMIENTO DE CONTENIDOSEditado por: Juan Manuel Pinto C.-

Fuerzas

sobre un objeto

¿Qué fuerzas actúan sobre el ciclista?

Preguntas previas

• Si una lata de bebidas está botada en el suelo y alguien le aplica una fuerza mediante un puntapié, ¿qué efectos le puede provocar dicha fuerza?

• Un macetero se encuentra en reposo sobre una repisa. ¿Hay fuerzas actuando sobre él? Si hay una o más, diga sus nombres.

• Un jugador patea una pelota que rueda sobre una cancha, ¿por qué la velocidad de la pelota disminuye a medida que se mueve?

• Considerando las fuerzas que conoces, da una explicación de cómo camina una persona.

Recordando conceptos

¿Se acuerdan de mí? Sí, soy Daniela, y ahora estoy aquí para

compartir con ustedes unos recuerdos sobre tipos de fuerza.

PesoEl peso es una fuerza que siempre se dirige hacia el centro de la Tierra. Es de

tipo gravitacional.

No importa la posición del objeto. Su peso siempre se dirige hacia el centro de la Tierra.

Tampoco importa si se mueve o está quieto

Fíjate en el vector de la fuerza peso, siempre

apunta hacia abajo.

Fuerza Normal

La fuerza normal es una fuerza que actúa sobre un objeto que está apoyado en una

superficie.

Siempre es perpendicular a la superficie.

Si el objeto deja de estar apoyado a una superficie,

la fuerza normal desaparece.

Fuerza de roce Una fuerza de roce se caracteriza por oponerse

al movimiento de un objeto.

La fuerza de roce cinética surge cuando un objeto se desliza en una superficie.

Fuerza de roce estática

En la figura, lo que impide que la motoneta baje por la pendiente de la calle son los frenos y el contacto entre las ruedas y el pavimento, esta es la fuerza de roce estática que recibe.

Si no existiera el roce con el aire, ¿podría

existir el paracaidismo?

Identificando fuerzas sobre un objeto en reposo

Yo estoy sentada en una banca que está en un suelo horizontal.

¿Cuáles son las fuerzas que actúan sobre mí?

La fuerza peso es prácticamente inevitable, y se dirige hacia el centro de la Tierra.

PesoDaniela está apoyada en una superficie, por lo tanto sobre ella actúa la fuerza normal.

Normal

Fuerzas sobre un objeto detenido en un plano inclinado

¿Cuáles son todas las fuerzas que actúan sobre la motoneta?

Su peso, que se dirige hacia el centro de la Tierra.

Como está apoyada en una superficie, sobre ella también actúa la fuerza normal. Es perpendicular a la calle donde está estacionada la motoneta.

Los frenos y el contacto entre sus ruedas y el pavimento impiden que se mueva en el plano inclinado. Eso constituye la fuerza de roce estática

Peso

Normal

Fuerza de roce

Fuerzas sobre un objeto en movimiento

Si un automóvil se mueve con velocidad constante en un camino horizontal, ¿cuáles son las fuerzas que actúan sobre él?

El Peso.

La Normal.

El Roce.

Peso

Normal

RoceMotriz

Y también la fuerza que proporciona el motor del vehículo. Que llamaremos Fuerza motriz.

Por ahora nos conformaremos con decir que hay una fuerza motriz que empuja hacia delante al automóvil. La explicación detallada es más compleja.

Fuerzas en un objeto que se mueve con rapidez uniforme

Peso

Normal

RoceMotriz

Si el automóvil, que se mueve horizontalmente, no se eleva ni

se hunde en el pavimento, entonces las fuerzas verticales

se anulan entre sí:

Fuerza Normal = Fuerza Peso

Si el automóvil, que se mueve horizontalmente, lo hace con

velocidad constante, entonces las fuerzas horizontales se

anulan entre sí:

Fuerza Motriz = Fuerza de Roce

Fuerzas sobre un objeto que tiene un movimiento aceleradoHay que recordar que un objeto acelera cuando su velocidad se modifica. Por ejemplo, un automóvil al acercarse a un semáforo que está con luz roja. Y luego acelera, con una fuerza motriz, cuando la luz cambia a verde.

Roce y frenos

Normal Normal

Peso Peso

MotrizRoce

Por favor, esperar a que cambie la luz del semáforo.

Si el automóvil acelera, entonces la fuerza motriz es mayor que la fuerza de roce.

Pelota en movimientoA continuación se presenta el caso de un niño que patea una pelota en el pasto.

Determine todas las fuerzas que actúan sobre la pelota en las siguientes situaciones:

a) Antes que el niño la patee.

b) Durante su traslado hasta antes de detenerse.

c) Cuando queda detenida en el lugar de llegada.

Fuerzas sobre un objeto que se mueve en el aire

Identifique las fuerzas que actúan sobre el avión mientras se desplaza en el aire.

Sobre el avión, ¿actúa la fuerza normal?

¿Qué fuerzas, entre las siguientes, actúan sobre el paracaidista con su paracaídas?PesoNormalRoce

Fuerza muscularEn clases de ciencias aprendí que una

fuerza muscular corresponde a la acción con que la tensión muscular se

transmite a un hueso.

Sobre la fuerza muscular lo que nos interesa, por ahora, es su efecto cuando actúa sobre un objeto.

Para levantar o bajar algo, la fuerza muscular es hacia arriba.

Lo mismo si solo se sostiene algo.

También se utiliza una fuerza muscular para empujar un mueble sobre una superficie. En la situación propuesta a continuación, la dirección de la fuerza coincide con la del movimiento del mueble.

Aparte de la fuerza que la persona ejerce sobre el mueble, ¿qué otras fuerzas actúan sobre él?

¿Cómo camina una persona?Antes que se de una explicación, proponga usted una respuesta.

Una vez que una persona aprende a caminar, el hacerlo pasa a ser una acción instintiva, por lo que no es común decir cómo se ejecuta.

La persona activa sus músculos empujando el pie, que está apoyado en el suelo, hacia atrás.

Debido al roce entre el suelo y el pie (zapato) éste no resbala.

Por reacción (tercera ley de Newton) el suelo empuja el pie hacia delante, y con ello el cuerpo tiende a moverse.

Una explicación simple es la siguiente:

La animación muestra una persona caminando, se designa con FM a la fuerza muscular que realiza la persona y con FS a la fuerza de reacción con que el suelo empuja a la persona hacia delante.

Si transfieres lo anterior, ¿podrías ahora decir cómo una rueda, o

pelota, puede rodar sobre el suelo?

Resumen En cualquier lugar, o situación que esté un objeto, la fuerza peso que

recibe se dirige hacia el centro de la Tierra.

La fuerza Normal actúa sobre un objeto que está apoyado sobre una superficie, y siempre es perpendicular a ella.

Hay varios tipos de fuerza de roce, y todas actúan en contra del movimiento de un objeto.

Una fuerza muscular que actúa sobre un objeto puede: sostenerlo o moverlo. La dirección de la fuerza muscular depende de la circunstancia que se

quiera analizar.

Cuando una persona camina, su acción se debe a la reacción del suelo ante la fuerza muscular con que la persona empuja su pie hacia atrás.