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Fuerzas Vectores Y Trabajo Mecanico
 

Fuerzas Vectores Y Trabajo Mecanico

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Colegio Madre Vicencia

Colegio Madre Vicencia
Departamento de Fisica
Profesro: Mauricio Alegria

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    Fuerzas Vectores Y Trabajo Mecanico Fuerzas Vectores Y Trabajo Mecanico Presentation Transcript

    • Fuerzas
    • ¿Qué son las fuerzas? Son algo que: Produce deformación en el objeto que recibe una fuerza Produce cambio de movimiento en el objeto que recibe una fuerza Puede producir deformación y cambio de velocidad al mismo tiempo
    • Algunas características Son magnitudes vectoriales No se poseen, se aplican Se aplican de un cuerpo a otro Nunca se encontrará una fuerza aislada De aquí que se dice: el número de fuerzas en un sistema siempre es par Se pueden sumar y restar Su unidad de medida es el Newton, que se abrevia [N] 1 [N] = 1 [kg m/s 2 ]
    • La fuerza no se posee. Una persona, o una máquina o cualquier dispositivo que se use para aplicar fuerza, posee potencia, desarrolla energía. Pero de ninguna forma se puede decir que posee fuerza.
    • Por ser vectores se representan con una flecha La flecha tiene origen en el centro de gravedad del objeto que recibe la fuerza magnitud o módulo dirección sentido Tienen magnitud o módulo: es un número y una unidad de medida. Por ejemplo: 5 [N]. En la flecha corresponde a la medida de su longitud. Tiene dirección. en la flecha corresponde a la orientación que tiene. Tiene sentido: en la flecha corresponde a lo que señala la punta.
    • Suma de fuerzas Cuando sobre un cuerpo actúan más de una fuerza, ellas se pueden sumar. El resultado se denomina “fuerza neta” o “fuerza resultante” ( F R ). Una fuerza neta provoca los mismos efectos que el conjunto de fuerzas a las que representa. Dos fuerzas, o más, que se dirigen hacia en un mismo sentido se suman. Si se dirigen en sentidos contrarios se restan. F 1 F 2 F 1 F 2 F R = F 1 + F 2 F 1 F 2 F 1 F 2 F R = F 1 - F 2
    • Clasificación De acuerdo a su punto de aplicación De contacto A distancia Quien aplica y quien recibe la fuerza entran en contacto directo. Se tocan Quien aplica y quien recibe la fuerza no entran en contacto
    • Clasificación De acuerdo a su duración De corta duración: impulsivas De larga duración El tiempo de duración, de la aplicación de la fuerza, es breve El tiempo de duración, de la aplicación de la fuerza, es largo
    • Clasificación De acuerdo a sus efectos Fuerzas motoras Son fuerzas que provocan movimiento Fuerzas resistivas Lo contrario de las motoras, éstas tienden a impedir los movimientos
    • Clasificación Según su naturaleza Fuerza gravitatoria Corresponde a la interacción entre masas. Por ejemplo, la atracción entre la Tierra y la Luna. No son de grandes magnitudes, pero son las más evidentes. Fuerza electromagnética Es transmitida por fotones. La sufren las partículas con cargas eléctricas. Está involucrada en transformaciones físicas y químicas. Fuerza nuclear fuerte Es transmitida por los gluones. Es atractiva. Mantiene unidos a los nucleones. Fuerza nuclear débil Es transmitida por los bosones W y Z. Es responsable de la desintegración beta. en internet
    • Leyes de Newton Son propuestas por Isaac Newton el año 1686 Si es que he llegado más lejos que otros, es porque me subí a hombros de gigantes
    • Primera ley o Principio de Inercia Todo cuerpo tiende a permanecer en su estado de movimiento si sobre él no se aplican fuerzas externas Fuerza externa : Se refiere a una fuerza resultante que cambia el estado de movimiento del cuerpo. Conclusiones a partir del principio de inercia: Si un cuerpo está en reposo, continúa en reposo. Si un cuerpo está moviéndose con cierta velocidad. Permanece con esa velocidad, no la modifica.
    • Más sobre la inercia Se dice que un cuerpo tiene un movimiento inercial si tiene una velocidad uniforme. Si un vehículo está en movimiento, sus pasajeros también lo están. Y si el vehículo cambia su velocidad, los pasajeros tenderán a mantener la velocidad anterior. Esto puede provocar accidentes. Por esa razón es obligatorio utilizar cinturón de seguridad. Una nave espacial si va con los motores apagados, se mueve inercialmente. En el espacio no existe el roce.
    • Segunda ley o Principio de masa Si a un cuerpo de masa m se le aplica una fuerza F . El cuerpo adquiere una aceleración a . Y se cumple la siguiente relación matemática: Si el cuerpo recibe más de una fuerza, entonces en la expresión anterior F será la fuerza resultante. F a F 1 F 2 F 3 F 4 F
    • Más sobre la segunda ley Un cuerpo, antes que reciba una fuerza F , tiene una velocidad v i . Esa velocidad inicial puede ser negativa, cero o positiva. Mientras la fuerza actúa el cuerpo experimenta una aceleración a . Durante la aplicación de la fuerza el cuerpo va aumentando o disminuyendo su velocidad. De modo que al cabo de cierto tiempo tendrá una velocidad v f . v i a F v f Y, se tiene que:
    • Y seguimos con la Segunda Ley “EJEMPLO” Si un cuerpo recibe una fuerza F , entonces adquiere una aceleración a F a Si la fuerza se duplica ( 2F ), la aceleración también se duplica ( 2a ) 2F 2a Si la fuerza disminuye a la mitad, la aceleración también F/2 a/2 De la expresión F = ma, se deduce todo lo anterior. Además, la aceleración que recibe un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza que recibe e inversamente proporcional a su masa. Si un cuerpo no recibe fuerza (F R = 0 N), entonces no acelera y, en consecuencia, permanece con velocidad constante.
    • Tercera ley o Principio de Acción y Reacción Toda vez que un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro. Esa fuerza la denominaremos “fuerza de acción”. El segundo reacciona con una fuerza sobre el primero. A esta fuerza la denominaremos “fuerza de reacción”.
    • Más sobre la acción y la reacción Las fuerzas de acción (F A ) y la de reacción (F R ) son de igual magnitud. F A = F R Tienen la misma dirección, pero sentidos contrarios. F R F A Si se usara notación vectorial, se tendría: F A = -F R Las fuerzas de acción y reacción, pese a que tienen la misma medida y están en sentidos opuestos, NO SE ANULAN. Esto es porque actúan sobre cuerpos diferentes.
    • Trabajo Mecánico Profesor Mauricio Alegría Araya
    • Recuerda que:
      • El trabajo mecánico es “ EL producto de la proyección de la fuerza sobre el desplazamiento”.
      Hablaremos sólo de fuerzas constantes
    • Donde: F es el módulo de la fuerza d es el módulo del desplazamiento es el ángulo que forman los vectores W= Trabajo
    • Ejemplo
      • Si arrastras a seis metros de su posición inicial un carrito, aplicando una fuerza de 6 Newton, formando un ángulo de 60° con el desplazamiento. ¿Cuál es el trabajo mecánico (W) realizado por la fuerza?.
    • Solución
      • Según los datos F=6N, d=6m y = 60°.
      • El trabajo efectuado por la fuerza es:
    • ¿Qué sucede si la dirección de la fuerza coincide con la dirección del desplazamiento?
      • En este caso se define el trabajo realizado por la fuerza como el producto entre la fuerza y el desplazamiento.
      El trabajo mecánico puede ser positivo, negativo o nulo.
      • Si la proyección de la fuerza y el desplazamiento tienen igual dirección y sentido, el trabajo es positivo
      • Cuando la dirección de la fuerza y del desplazamiento son perpendiculares, el trabajo es nulo.
      Recuerda que P es la fuerza peso
      • Si la proyección de la fuerza y el desplazamiento tienen igual dirección pero sentido opuesto, el trabajo es negativo
      180° El trabajo de la fuerza peso es positivo y vale
      • Si sobre un cuerpo actúan “n” fuerzas, podemos calcular el trabajo total efectuado sobre dicho cuerpo .
      • El trabajo total o neto que varias fuerzas hacen un cuerpo, es la suma de los trabajos parciales
      Donde: F1,F2,F3,4,………. F n son las fuerzas mas que actúan sobre el cuerpo.