C E09 S04 D C

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C E09 S04 D C

  1. 1. Fuerzas y Leyes de Newton Fuerzas. 1ª Ley de Newton. Equilibrio.2ª Ley de Newton. 3ª Ley de Newton. Diagrama de cuerpo libre.
  2. 2. <ul><li>Las fuerzas son el resultado de la interacción entre los cuerpos. </li></ul><ul><li>Sabemos que un cuerpo ha sufrido la acción de una fuerza por los cambios que se producen en él: se deforman o aceleran. </li></ul><ul><li>Fuerzas de contacto y fuerzas a distancia </li></ul>Fuerzas 09/06/09 Lily Arrascue, Yuri Milachay La caja acelera sobre la rampa
  3. 3. <ul><li>La fuerza es la medida cuantitativa de la interacción de dos cuerpos en contacto o entre un cuerpo y su entorno. </li></ul><ul><li>Para describir una fuerza se necesita determinar su magnitud y dirección, por ello la fuerza es una magnitud vectorial . </li></ul><ul><li>La unidad SI de la magnitud fuerza es el newton ( N ). </li></ul><ul><li>Si varias fuerzas actúan sobre un cuerpo, el efecto sobre su movimiento es igual al que se le da cuando una sola fuerza, igual a la suma vectorial de las fuerzas ( resultante o fuerza neta ), actúa sobre el cuerpo. </li></ul>Fuerza como vector 60,0° 75,0° 80,0 N 120,0 N
  4. 4. Ejercicio <ul><li>Se tienen las siguientes fuerzas que se encuentran en el plano xy actuando sobre un bloque mostrado en la figura. ¿Cuál es la fuerza resultante? </li></ul><ul><li>Calcule la fuerza resultante que actúa sobre el bloque remolcado. </li></ul>z x y
  5. 5. Fuerzas mecánicas Peso Normal  N N Fricción f r T Tensión de la cuerda
  6. 6. Inercia, masa y Primera ley de Newton <ul><li>Inercia </li></ul><ul><li>Es la oposición que presentan los cuerpos al cambio de su estado de movimiento </li></ul><ul><li>Masa </li></ul><ul><li>Es una medida de la inercia que presentan los cuerpos </li></ul><ul><li>La primera ley de Newton establece que todo cuerpo que se mueve con velocidad constante o está en reposo en algún sistema de referencia, permanecerá en tales estados de manera indefinida hasta que una fuerza externa le modifique su estado de movimiento </li></ul>
  7. 7. Expresión matemática de la 1º Ley de Newton <ul><li>Si la resultante de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es nula, dicho cuerpo se mueve en línea recta y con velocidad constante o permanece en reposo. </li></ul>Las fuerzas verticales se equilibran y si no hay fricción, el bloque se moverá con velocidad constante En el air hokey no hay fricción
  8. 8. Problema <ul><li>Un cuadro de 2,00 kg de masa cuelga de dos cables que forman los ángulos que se muestran en la figura. Calcule los valores de las tensiones T 1 y T 2 . </li></ul><ul><li>Solución </li></ul><ul><li>Se cancelan las fuerzas en el eje x . </li></ul><ul><li>Se cancelan las fuerzas en el eje y . </li></ul><ul><li>De la primera ecuación se obtiene una relación para T 1 y T 2 . </li></ul><ul><li>Reemplazando en la segunda ecuación: </li></ul>
  9. 9. <ul><li>Sobre un bloque, de 15,0 kg de masa, actúa una fuerza neta F, de valor igual a 35,0 N. Determine el valor de la aceleración </li></ul><ul><li>Respuesta </li></ul><ul><li>La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él, y es inversamente proporcional a la masa. </li></ul><ul><li>¿Qué relación guardan la dirección de la fuerza resultante y la dirección de la aceleración de l bloque? </li></ul><ul><li>Respuesta: </li></ul><ul><li>La dirección es la misma. </li></ul>Segunda ley de Newton F
  10. 10. <ul><li>En la figura se observa dos bloques de masas M y M /2 respectivamente. Sobre los bloques se aplica una misma fuerza neta de valor F, ¿cuál es la relación de las aceleraciones de los bloques? </li></ul><ul><li>Respuesta: </li></ul><ul><li>El bloque de masa “ M ” adquiere una aceleración a ; por tanto, el bloque de masa M /2 adquiere una aceleración igual a 2 a </li></ul>Segunda ley de Newton <ul><li>Relación Fuerza y Masa </li></ul><ul><li>Sobre un auto de masa M se aplica una fuerza neta F produciéndose una aceleración a . Si consideramos que sobre el mismo auto ahora se aplica una fuerza neta igual a 2F , ¿en qué factor queda multiplicada la aceleración ? </li></ul><ul><li>Respuesta: </li></ul><ul><li>La aceleración queda afectada por el factor 2 </li></ul>M M/2 F F
  11. 11. <ul><li>Si el movimiento de un objeto se realiza en un plano xy , entonces: </li></ul>Segunda ley de Newton <ul><li>Sobre un bloque, de 15,0 kg de masa, actúa una fuerza F , de valor igual a 35,0 N . Determine la aceleración (No considere efectos de rozamiento) </li></ul><ul><li>Solución: </li></ul>37,0 0 F
  12. 12. <ul><li>En este caso, la fuerza será de: </li></ul><ul><li>Para calcular el valor de la tensión de la cuerda T 1 , sólo se considerará el movimiento del último bloque. </li></ul>Problema <ul><li>Dos bloques de 100 kg son arrastrados a lo largo de una superficie sin rozamiento con una aceleración constante de 1,60 m/s 2 , como se indica en la figura. Determinar la fuerza T 2 y la tensión de las cuerdas en los puntos A, B y C . </li></ul><ul><li>Solución </li></ul><ul><li>Se puede considerar a los dos bloques como uno solo para hallar la fuerza F. </li></ul>m 1 +m 2 a =1,60 m/s 2 T 2 T 1 m 1
  13. 13. <ul><li>La tercera ley de Newton afirma que para toda fuerza de acción existe otra fuerza opuesta y de igual magnitud llamada reacción, tal que </li></ul>3ª Ley de Newton <ul><li>Observaciones </li></ul><ul><li>Las fuerzas siempre se presentan por pares y se ejercen simultáneamente. </li></ul><ul><li>A cualquiera de las dos fuerzas se le puede llamar acción o reacción. </li></ul><ul><li>El par acción y reacción no actúan en el mismo cuerpo. </li></ul>2 1 F 12 F 21 Las fuerzas siempre se presentan en pares
  14. 14. Ejemplo: El sistema Tierra-cuerpo F 12 =mg F 21 = mg Todos los cuerpos son atraídos por la tierra con una fuerza igual a su peso, a su vez el cuerpo atrae a la tierra con una fuerza de igual magnitud. 2 1
  15. 15. <ul><li>Se utilizan para representar las fuerzas que se ejercen sobre el sistema físico por parte de su entorno y entre los cuerpos que componen el sistema. </li></ul>Diagrama de cuerpo libre Punto de contacto mg N 2 1
  16. 16. Diagrama de cuerpo libre Se separan las partes y se analizan las fuerzas que actúan sobre los bloques
  17. 17. Diagrama de cuerpo libre N 2 Fuerzas que actúan sobre el bloque pequeño Fuerzas que actúan sobre el bloque grande Fuerzas que actúan sobre el piso N 1 mg N 1 N 2 Mg
  18. 18. Ejercicios <ul><li>Realizar el diagrama de cuerpo libre de cada uno de los bloques. Considere que no existe fricción </li></ul><ul><li>Realizar el diagrama de cuerpo libre que cada uno de los bloques. Considere que no existe fricción </li></ul>w 1 T 1 w 2 T 1 T 2 N 2 w 3 T 2 w 1 N 1 T 1 w 2 N 2 T 1 N 1

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