2m unidad: movimiento: fuerzas y leyes de newton

UNIDAD 1: MECÁNICA

Liceo Bicentenario Viña del MarProf. Paula Durán A.

FÍSICA - 2° medio 2014

CAPÍTULO 3: FUERZAS Y LEYES

DE NEWTON

OBJETIVOS Comprender y aplicar los conceptos de

masa y peso. Aplicar las leyes de Newton a la solución

de problemas.

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FUERZA

Es un vector Interacción entre al menos dos cuerpos Unidad de medida del SI es Newton [N]

F

DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (DCL) Esquema que permite graficar todas las

fuerzas aplicadas a un cuerpo

FUERZA NETA O Resultante Es la suma de todas las fuerzas aplicadas

a un cuerpo

...321 FFFF

CONDICIÓN DE EQUILIBRIO Es cuando la suma de todas las fuerzas

resulta ser cero.

0F

LEYES DE NEWTON

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SIR ISAAC NEWTON (1642 – 1727) Físico, filósofo, teólogo, inventor, alquimista y

matemático inglés Autor del Philosophiae naturalis principia

mathematica, donde describió la ley de la gravitación universal y estableció las bases de la mecánica clásica.

Otros descubrimientos científicos destacan los trabajos sobre la naturaleza de la luz y la óptica (Opticks) y el desarrollo del cálculo matemático.

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1° LEY DE NEWTON“Todo cuerpo permanece en su estado de

reposo o de movimiento rectilíneo uniforme, a menos que un agente

externo, fuerza neta sobre él, lo cambie de ese estado.”

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2° LEY DE NEWTON“Si sobre un cuerpo actúa una fuerza neta,

éste adquiere una aceleración que es directamente proporcional a dicha fuerza

neta e inversamente proporcional a su masa.”

Unidad Símbolo Unidad SI

Fuerza F [N]

Masa m [kg]

Aceleración a [m/s2]

maF

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3° LEY DE NEWTON“Si un cuerpo A está ejerciendo una fuerza

(ACCIÓN) sobre un cuerpo B, entonces el cuerpo B ejerce una fuerza (REACCIÓN) de igual módulo y dirección, pero de sentido

opuesto sobre el cuerpo A.”

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EJEMPLO Cuando una fuerza actúa sobre un objeto, este se pone

en movimiento, acelera, desacelera o varía su trayectoria. Cuanto mayor es la fuerza, tanto mayor es la variación del movimiento.

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EJERCICIO Nº 1 Si sobre una caja de 2 [kg] de masa, apoyada sobre una

superficie lisa, actúan dos fuerzas horizontales, tal como indica la figura, ¿cuál es la aceleración de la caja?

A) 5 [m/s2]

B) 4 [m/s2]

C) 3 [m/s2]

D) 2 [m/s2]

E) 1 [m/s2]

B Aplicación

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N12 N4m

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FUERZA DE GRAVEDAD O PESO Medida de qué tanta

fuerza ejerce la gravedad sobre un objeto.

La fuerza peso siempre está dirigida hacia el suelo.

En la Tierra g=9,8[m/s2]

mgFg

Masa no es lo mismo que

pesoMasa:

La masa es la medida de cuánta materia hay en un objeto.

Peso: es una fuerza que es ejercida por la gravedad de un

cuerpo

EJERCICIO Nº 2 Un cuerpo pesa 125 [N] en la superficie

terrestre. ¿Cuál es la masa de dicho cuerpo?

A) 1250 [kg]B) 125 [kg]C) 12,5 [kg]D) 1,25 [kg]E) Otro valor

C Aplicación

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FUERZA NORMAL Fuerza de reacción a la

que ejerce un cuerpo al estar en contacto con una superficie.

La fuerza normal siempre es perpendicular a la superficie de contacto y dirigida hacia fuera.

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EJERCICIO Nº 3Un cuerpo de masa “m” se desliza sobre una mesa horizontal sin roce, con una aceleración constante “a”. El módulo de la fuerza normal es _________ que el módulo del peso.

A) mayor

B) mayor o igual

C) igual

D) menor

E) menor o igual

C Conocimiento

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EJERCICIO Nº 4Un objeto de m = 12 [kg] está suspendido en reposo, tal

como indica la figura. El módulo de la fuerza neta resultante sobre él es:

A) –12 [N]

B) 12 [N]

C) 0 [N]

D) –120 [N]

E) 120 [N]

C Comprensión

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FUERZA DE ROCE O FRICCIÓN Es la fuerza que se opone al

movimiento de cuerpo. µ : Coeficiente roce:

Depende de la las superficies en contacto

μNf

TIPOS DE ROCE Estático (fe)

Roce que existe antes de que empiece el movimiento.

Cinético (fc)Roce que existe

cuando el cuerpo está en movimiento.

Material µe µc

Madera sobre madera 0,5 0,2

Madera sobre nieve 0,14 0,1

Metal sobre metal 0,15 0,06

Vidrio sobre vidrio 0,94 0,4

Hielo sobre hielo 0,1 0,03

Caucho sobre concreto 1,0 0,8

ce

ce ff

EJEMPLO

¡Uf!

Se ejerce una fuerza que no logra mover el cuerpo, está haciendo efecto el roce estático.

Al vencer esta fuerza el cuerpo se desplaza

Cuando se mueve está actuando el roce cinético.

EJERCICIO N°5 Suponga que un bloque pesa 20[N],

los coeficientes de roce entre él y la superficie valen µe=0,40 y µc=0,20. ¿Cuál debe ser el mínimo valor de la

fuerza F para que el bloque se ponga en movimiento?

Una vez que inicie el movimiento ¿Cuál debe ser el valor de F para mantener al cuerpo en movimiento uniforme?

CONTENIDOS VISTOS

Fuerzas Leyes de Newton Fuerza de gravedad Fuerza Normal Fuerza de roce