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Las fuerzas y la segunda ley de newton

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La presentación pretende explicar los tipos fuerzas, la segunda ley de movimiento y los ejercicios o ejemplos utilizando sumatoria de fuerzas

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    Las fuerzas y la segunda ley de newton Las fuerzas y la segunda ley de newton Presentation Transcript

    • Segunda Ley de Newton
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      Noviembre 2010
      CROEM
      1
      Las Fuerzas
    • Instrucciones
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      2
      Esta presentación muestra como obtener las ecuaciones para contestar problemas de fuerzas en una dimensión.
      Puedes leer cada problema e intentar resolverlo.
      Luego puedes cotejar tu solución con la solución demostrada en la próxima página.
      Cualquier duda puedes escribirme a
      timesolar@gmail.com
    • Reflexión
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      3
      Es excelente tener la fuerza de un gigante, pero es tiránico usarla como un gigante.
      William Shakespeare
    • Diagramas de fuerzas
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      4
      Las fuerzas
      No sabía que esta era una clase de arte…
    • Diagramas de fuerzas
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      5
      El objetivo es ser capaz de representar el movimiento en formas diferentes
      FN
      Ff
      Fa
      W
      Siempre haz diagramas y dibujos…!!!!
    • Fuerza de fricción
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      6
      Es la resistencia al movimiento entre dos objetos en contacto.
      Es una fuerza electromagnética que se debe a la atracción transitoria entre los puntos de contacto
      Actúa paralela a las 2 superficies en contacto y en dirección opuesta al movimiento
      Ff = m FN
      Donde Ff = fuerza de fricción
      m = coeficiente de fricción
      FN = fuerza normal
    • Fricción F=mN
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      7
      Fricción estática
      Se opone a que el objeto comience a moverse
      Fricción cinética
      Ocurre cuando el objeto se encuentra en movimiento
      Fricción estática > Fricción cinética
      Fs > Fk
    • Fuerza normal
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      8
      Fuerza que mantiene las superficies en contacto y se escribe como: FN o N. En ocasiones tiene una magnitud igual al peso pero en dirección contraria.
      Es perpendicular a las superficies en contacto.
      FN = -W
    • Fuerza aplicada
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      9
      Fuerza que se hace sobre un objeto
      Puede causar movimiento
      Depende del punto de vista del investigador
      Tiene que vencer la fuerza de fricción para causar un movimiento . No es el único caso, también puede haber movimiento cuando hay velocidad constante.
      Se escribe como FA y en ocasiones puede escribirse como T (tensión)
    • Prof. Elba M. Sepúlveda
      10
      Ejemplos empleando las Leyes de Newton
    • Reflexión
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      11
      El amor por la fuerza nada vale, la fuerza sin amor es energía gastada en vano.
      Albert Einstein
      • Ningún ejército puede detener la fuerza de una idea cuando llega a tiempo.
      Victor Hugo
    • Instrucciones…
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      12
      Ahora discutiremos varios casos en los que se utiliza el análisis de fuerzas y sus respectivos diagramas para obtener las ecuaciones.
      Se intercalan ejemplos para ayudar a coprender los conceptos los cuales puedes contestar antes de ver la respuesta.
      Luego puedes cotejar tu solución con la solución demostrada en la próxima página.
      Cualquier duda puedes escribirme a timesolar@gmail.com
    • Segunda Ley de movimiento de Newton
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      13
      Establece: Cuando una fuerza no balanceada actúa sobre un objeto, este se acelera.
      La aceleración varía directamente con la fuerza aplicada no balanceada y tendrá la misma dirección que esta.
      F = m a
    • Segunda ley de Newton en acción
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      14
      Ejemplo de aceleraciónnegativa o deceleración
                                                                                      
    • Caso #1 Velocidad constante
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      15
      FN
      Ff
      FA
      W
      Determina la fuerza neta cuando el objeto de masa m = 100 kg se mueve a la derecha a velocidad constante,
      se encuentra sobre una superficie horizontal y se le aplica una fuerza de 250N.
    • Fuerza neta… en resumen…
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      16
      Fneta = ma = Fx
      FN = -W FN = W (magnitud)
      Fneta = suma de fuerzas
      Fneta= FA – Ff
      Como viaja a velocidad constante entonces:
      F= ma= 0
      FA = Ff
      Ff = 250 N = FA
      Datos importantes:
      Masa y/o peso del objeto
      Velocidad constante
      a=0
      Fuerza aplicada
      Superficie horizontal
      Fuerza neta=F=ma= fuerza no balanceada
    • Balanceo de Fuerzas…
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      17
    • Ejemplo para velocidad constante
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      18
      FN
      Ff
      Fg=20 N
      W= 50N
      Un objeto que pesa 50N se mueve sobre el piso a la derecha a una velocidad constante. Si se le aplica una fuerza de 20 N
      A) Determina el coeficiente de fricción
      B) Si se coloca una pesa de 30 N sobre el bloque, qué fuerza se requerirá para mantener al bloque y a la pesa viajando a una velocidad constante? Haz el diagrama
    • Resultado del ejemplo
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      19
      m=Ff/FN = FA/W = 20N/50N
      m = 2/5 =
      m=0.40 **no tiene unidades
      WT = FN en magnitud
      W1= 50N W2 = 30N
      m=0.40 WT= 80N
      FA = Ff = mFN
      =(.40) (80N) = 32 N
      FA = 32N – La fuerza aplicada necesaria
      FN
      Ff
      Fg=20 N
      W= 50N
      FN
      Fg=20 N
      Ff
      WT= 50N+30N
    • Caso #2 – Sin fricción
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      20
      FN
      Ff
      Fg
      W
      Determina la fuerza neta cuando un objeto de masa m = 25 kg se encuentra sobre una superficie horizontal, se le aplica una fuerza de 150N y no hay fuerza de fricción.
      Determina su aceleración
    • Discusión caso #2
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      21
      Superficie sin fricción
      Aumenta su velocidad; hay aceleración
      Superficie horizontal
      Masa=25 kg
      Fuerza aplicada 150N
      Fuerza neta=??
      FN = W en magnitud
      FN
      Ff
      Fg
      W
      0
      A)
      Fneta = ma = Fx= FA – Ff
      Fneta = suma de fuerzas
      Fneta = FA = 150N
      B)
      FA = ma
      a =FA/m
      = 150N/25kg = 6m/s2
      a=6m/s2, derecha
    • Caso #3 Faplicada y Ff
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      22
      Determina la fuerza neta cuando el objeto de masa m = 25 kg se encuentra sobre una superficie horizontal, se le aplica una fuerza de 100N y la fuerza de fricción es de 10N.
      Determina la aceleración
      FN
      Ff
      Fg
      W
    • Discusión caso #3
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      23
      FN
      Ff
      Fg
      W
      Superficie horizontal
      Sin fricción
      Aumenta la velocidad
      Fneta = ?
      m = 25 kg
      FA =100N
      Ff = 10N
      Fneta = ma = Fx= FA – Ff
      100N –10N = 90N
      Fneta = 90N, derecha
      Determina la aceleración
      m = 25 kg
      Fneta = ma
      a= F neta /m= 90N/25kg=
      =3.6 m/s2
      a= 3.6 m/s2, derecha
    • Caso#4 – Objetos lanzados
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      24
      FA
      R
      W
      Se lanza una bola directamente hacia arriba. Si su masa es de
      0.51 kg y la fuerza aplicada es de 20N, arriba,
      ¿Cuál será la fuerza neta?
      ¿Cuál será su aceleración?
      ****considera las fuerzas que ocurren cuando sube, baja o si se encuentra atado a una cuerda.
      ¿Puede haber resistencia del aire ?
    • Discusión caso#4
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      25
      FA
      T
      R
      W
      Suspendido en aire
      Lanzado hacia arriba
      Se le aplica una fuerza
      m= 0.51 kg
      FA =20N, arriba
      g=9.81m/s2
      W= mg
      = (0.51 kg) (-9.81m/s2)
      -5.0N
      W= 5.0N, abajo
      Fneta = ma = Fx= FA – W
      Fneta = 20N – 5.0N
      Fneta = 15.0N
      Fneta = 15.0N, arriba
      ¿Cuál será su aceleración?
      a= Fneta /ma
      = 15.0N/0.51kg
      = 2.94 m/s2, arriba
      a= 29 m/s2 , arriba
      W= 5.0N, abajo
      a= 29 m/s2 , arriba
    • Caso#5 Elevadores
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      26
      FA
      T
      R
      W
      Un elevador lleno de personas se mueve directamente hacia arriba. Si la masa es de 500 kg y si la tensión del cable es 5000N, arriba,
      ¿Cuál será la fuerza neta?
      ¿Cuál será su aceleración?
      Considera el elevador cuando sube, baja o se mueve a velocidad constante
      ¿Puede haber resistencia del aire?
    • Discusión caso#5
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      27
      Suspendido en aire
      halado hacia arriba
      Se le aplica una fuerza
      m= 500 kg
      T=FA =5000N, arriba
      g=9.81m/s2
      W= mg= (500 kg) (-9.81m/s2)
      -4905N
      W= 4905N, abajo
      FA
      T
      R
      W
      Fneta = ma = Fx= T – W
      Fneta = 5000N – 4905N
      Fneta = 95N
      Fneta = 95N, arriba
      ¿Cuál será su aceleración?
      a= Fneta /ma = 95N/500kg
      = 0.19 m/s, arriba
      a= 0.19 m/s2 , arriba
    • Lanzado hacia abajo
      Pase de futbol
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      28
      Considera otros casos…
    • Caída libre
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      29
      Caída libre- ocurre cuando es el peso la única fuerza que actúa sobre un objeto
      Resistencia del aire- es una fuerza de fricción del aire contra un objeto. Esta fuerza es en dirección opuesta al movimiento y depende de la forma del objeto
    • Velocidad terminal
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      30
      Es una velocidad constante debido a la resistencia del aire y cuando esta iguala el peso del objeto
      Peso = resistencia del aire
      W= mg= Fr
                                                                        
    • Problemas asignados
      Prof. Elba M. Sepúlveda
      31
      Física: Una Ciencia para Todos
      Capítulo 5
      19 al 29 impares páginas 86 a la 88
      Problemas A 1 al 4 página 92
      Problemas B 1 y 2 página 93
      Física Principios y Problemas
      Capítulo 6
      Problemas 1-21 páginas 119-141 impares
    • Referencias
      Murphy, J. T. Zitzewitz, P.W., Hollon J.M y Smoot, R.C. (1989). Física: una ciencia para todos [traducción Caraballo, J. N. Torruella , A. J y Díaz de Olano, C. R.]. Ohio, Estados Unidos: Merril Publishing Company.
      Zitzewitz, P.W. (2004). Física principios y problemas [traducción Alonso, J.L.y Ríos Martínez, R.R.]. Colombia: McGraw- Hill Interamericana Editores, S. A. de C. V.
    • Preparadopor
      33
      Prof. Elba M. Sepúlveda, MA.Ed.
      ©2010