Instrucciones 2

Las Fuerzas


Esta presentación muestra como obtener las

1

SEGUNDA LEY DE NEWTON


PROF. ELBA M. SEPÚLVEDA






Noviembre 2010

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 [email protected]

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Reflexión 3

Las fuerzas


Es excelente tener la

fuerza de un gigante, pero es tiránico usarla como un gigante. William Shakespeare

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4 DIAGRAMAS DE FUERZAS

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No sabía que esta era una clase de arte…

El objetivo es ser capaz de representar el movimiento en formas diferentes

Diagramas de fuerzas 5

Fuerza de fricción 6

FN


Es la resistencia al movimiento entre

Ff

Fa

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 = µ FN
Donde Ff =

fuerza de fricción
µ = coeficiente de fricción
FN = fuerza normal

W

Siempre haz diagramas y dibujos…!!!! Prof. Elba M. Sepúlveda

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F=µN

Fricción

Fuerza normal 8

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Fricción estática


Se opone a que el objeto comience a moverse


Fuerza que mantiene las superficies en contacto


Fricción cinética


Ocurre cuando el objeto se encuentra en movimiento


Fricción estática > Fricción cinética

Fs > Fk Prof. Elba M. Sepúlveda

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 Prof. Elba M. Sepúlveda

Fuerza aplicada 9


Fuerza que se hace sobre un objeto

Ejemplos empleando las Leyes de Newton


Puede causar movimiento

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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

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Reflexión

Instrucciones…

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El amor por la


Ningún ejército puede

detener la fuerza de una idea cuando llega a tiempo. Victor Hugo

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fuerza nada vale, la fuerza sin amor es energía gastada en vano.
Albert Einstein


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 [email protected]

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Segunda Ley de movimiento de Newton

Segunda ley de Newton en acción

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Ejemplo de aceleración negativa o deceleración


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=ma Prof. Elba M. Sepúlveda

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Fuerza neta… en resumen…

Caso #1 Velocidad constante FN

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16 Ff


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.

FA

W


Fneta = ma = ΣFx
FN = -W







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FN = W (magnitud) Fneta = suma de fuerzas Fneta= FA – Ff Como viaja a velocidad constante entonces: F= ma= 0 FA = F f Ff = 250 N = FA

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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…

Ejemplo para velocidad constante 18

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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 F velocidad constante? Haz el diagrama N

Ff

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Caso #2 – Sin fricción

FN

Ff


µ=Ff/FN = FA/W = 20N/50N

Fg=20 N Ff


µ = 2/5 =

**no tiene unidades

W FN


Determina la fuerza neta cuando un

W2 = 30N WT= 80N

µ=0.40 F
FA = Ff = µFN
=(.40) (80N) = 32 N
FA = 32N – La fuerza aplicada necesaria f

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Fg

W= 50N


WT = FN en magnitud
W1= 50N

FN

20

19


µ=0.40

W= 50N

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Resultado del ejemplo

Fg=20 N

WT= 50N+30N

Fg=20 N

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 Prof. Elba M. Sepúlveda

FN

Discusión caso #2 21


Aumenta su velocidad;







Fg

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0


Superficie sin fricción




Caso #3 Faplicada y Ff

Ff


Determina la fuerza neta cuando el

W


A)

hay aceleración Superficie horizontal Masa=25 kg Fuerza aplicada 150N Fuerza neta=?? FN = W en magnitud

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


Fneta = ma = ΣFx= FA –

Ff
Fneta = suma de fuerzas
Fneta = FA = 150N
B)

FN


FA = ma
a =FA/m

Ff


= 150N/25kg =


a=6m/s2, derecha

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Discusión caso #3

Caso#4 – Objetos lanzados

FN

Ff

Fg


Sin fricción
Aumenta la velocidad


FA =100N
Ff = 10N


Fneta = ma = ΣFx= FA –

Ff
100N –10N = 90N
Fneta = 90N, derecha Prof. Elba M. Sepúlveda

FA

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Superficie horizontal


m = 25 kg

W

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Fneta = ?

Fg

6m/s2

W


Determina la






aceleración m = 25 kg Fneta = ma a= F neta /m= 90N/25kg= =3.6 m/s2 a= 3.6 m/s2, derecha


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

R

W

sube, baja o si se encuentra atado a una cuerda.
¿Puede haber resistencia del aire ? Prof. Elba M. Sepúlveda

FA

Discusión caso#4

Caso#5 Elevadores T

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Suspendido en aire


Un elevador lleno de personas se


Lanzado hacia arriba
Se le aplica una fuerza


Fneta = ma = ΣFx= FA – W


m= 0.51 kg


Fneta = 20N – 5.0N


FA =20N, arriba


Fneta = 15.0N


g=9.81m/s2


Fneta = 15.0N, arriba


W= mg


¿Cuál será su aceleración?


= (0.51 kg) (-9.81m/s2)


a= Fneta /ma


-5.0N


= 15.0N/0.51kg


W= 5.0N, abajo


= 2.94 m/s2, arriba
a= 29

W= 5.0N, abajo

m/s2

R W


Considera el elevador cuando sube, baja o se

mueve a velocidad constante
¿Puede haber resistencia del aire?

, arriba

Discusión caso#5

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FA

Considera otros casos…

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Suspendido en aire

T


Se le aplica una fuerza


Fneta = ma = ΣFx= T – W


m= 500 kg


Fneta = 5000N – 4905N


T=FA =5000N, arriba
g=9.81m/s2
W= mg= (500 kg) (-9.81m/s2)
-4905N
W= 4905N, abajo

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Lanzado hacia abajo


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

T

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?

a= 29 m/s2 , arriba

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halado hacia arriba

FA

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R

W Prof. Elba M. Sepúlveda

Pase de futbol

R W

Caída libre

Velocidad terminal

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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 Prof. Elba M. Sepúlveda


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

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Problemas asignados

Referencias

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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

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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.

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Preparado por Prof. Elba M. Sepúlveda, MA.Ed. ©2010