Fuerzas en La Tierra y en El Espacio

8/15/2019 Fuerzas en La Tierra y en El Espacio

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UNIDAD DE APRENDIZAJE N : FUERZA EN LA TIERRA Y EN EL ESPACIO

En esta unidad estudiaremos algunos aspectos sobre la fuerza, sus propiedades y sus efectos.

Estudiaremos también las leyes fundamentales de la Física referidas al movimiento de los cuerpos.

Para ello te invitamos a leer comprensivamente este documento de trabajo y posteriormente a realizar

las actividades propuestas para cada uno de los temas a estudiar.

FUERZA EN LA TIERRA Y EN EL ESPACIO

Generalmente, tenemos una idea de fuerza como algo relacionado con la acción de los msculos.

!ientras m"s musculosa es una persona, m"s fuerza tiene. Esta es una idea bastante errada# puesto $ue,

fuerza no es algo $ue se posee. %na persona puede poseer mayor capacidad para ejercer una fuerza.

!uc&os de los cambios $ue observamos a nuestro alrededor son el resultado de la interacción de

fuerzas. 'as fuerzas pueden producir movimientos, como por ejemplo, el desplazamiento de los

automóviles, de las nubes, el despegue de los co&etes, etc. (o obstante, las fuerzas no siempre &acen

$ue un objeto se mueva, por ejemplo, un libro sobre la mesa e)perimenta fuerzas sobre él y sin embargo

no se mueve. *l empujar, levantar, golpear un objeto e incluso al mantener un objeto en reposo, actan

fuerzas.

* veces la fuerza $ue se ejerce es muy pe$ue+a, como la necesaria para sostener un l"piz y otras muy

grandes, como la $ue ejerce el mar sobre un trasatl"ntico. En ocasiones la fuerza aplicada es de corta

duración, como en el caso de la fuerza $ue ejerce la ra$ueta de tenis sobre la pelota. tras veces, la

fuerza se ejerce por un largo intervalo de tiempo, como es el caso de la fuerza $ue ejerce el cable al

sostener un teleférico.

De lo anterior, se deduce entonces, que fuerza es una interacción entre dos o más cuerpos, o también,

la acción que un cuerpo ejerce sobre otro en una dirección determinada. La fuerza se representa a

través de un vector, por lo tanto quedará descrita por su magnitud, dirección y sentido. Para que

eista fuerza deben !aber dos cuerpos, el que ejerce la fuerza y el que recibe la acción de la fuerza.

CARACTERÍSTICAS DE LAS FUERZAS:

- Fuerza es una interacción entre dos cuerpos, el $ue la ejerce y el $ue la recibe. 'as fuerzas no son

propiedades de los cuerpos, sino el resultado de una acción mutua, es decir, de una interacción.

La persona aplica una fuerza sobre la caja, haciendo que este se mueva. Entonces

tenemos un cuerpo que ejerce una fuerza y otro que recibe la acción de la

fuerza. Para identificar las fuerzas, nos hacemos las preguntas: qui!n

ejerce la fuerza",qui!n recibe la acción de la fuerza"

El cuerpo $ue ejerce la fuerza se llama agente y el $ue e)perimenta la acción de la fuerza se llama

receptor. (o debemos olvidar $ue la fuerza es una interacción simult"nea, por lo tanto un cuerpo a veces

es receptor y otra agente.

ACTIVIDAD 1: IDENTIFICANDO FUERZAS

-.- bserva la figura anterior y responde las preguntas argumentas siguientes/

a 01uién ejerce fuerza2



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b 01uién recibe la acción de la fuerza2

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c 01uién es el agente2

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d 01uién es el receptor2

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-.4 0Puede &aber fuerza si eliminamos la caja o la ni+a2 *rgumenta

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4 5iempre las fuerzas actan en pares, estas fuerzas se denominan acción y reacción.

El hombre aplica fuerza sobre la muralla #fuerza de acción$, a su vez, la

muralla ejerce fuerza sobre las manos del hombre #fuerza de reacción$.

5i un objeto ejerce fuerza sobre otro, entonces el segundo también ejerce

fuerza sobre el primero. 'as fuerzas son el resultado de una interacción. (o es posible $ue un

cuerpo * ejerza fuerza sobre otro cuerpo 6, sin $ue a su vez, el cuerpo 6 ejerza fuerza sobre el

cuerpo *. 78ercera ley de (e9ton

4.- :uando t est"s sentada en tu silla para &acer esta guía, indica $uién ejerce la acción y la

reacción respectivamente.

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; 'as fuerzas producen efectos sobre los cuerpos, al ser interacciones producen cambios en los

cuerpos.



:ambios en el movimiento/ 'a fuerza es responsable de $ue un cuerpo comience a

moverse, deje de moverse, vaya m"s r"pido o m"s lento, cambie de dirección.

<eformación/ *lgunos objetos se deforman al aplicarles una fuerza, esta

deformación puede ser definitiva o temporal.

;.- =ndica el efecto $ue tienen las fuerzas en las siguientes situaciones/

a El c&o$ue de un auto contra un a "rbol

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b =nflar un globo.

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c Empujar un mueble/

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> 'as fuerzas entregan o e)traen energía de un cuerpo/ 'as fuerzas no se pueden almacenar, no se

?gastan@ ni se ?&acen@. <uran mientras e)ista la interacción y se aplican o ejercen@

"l enfermero entrega energ#a a la silla de ruedas, para que esta se mueva.

>.- =ndica situaciones de la vida cotidiana donde se cumpla el principio físico $ue dice $ue las fuezas no

se pueden &acer ni gastar.

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MEDICIÓN DE LAS FUERZAS



En el sistema internacional de unidades la fuerza se mide en una unidad llamada (e9ton

7(. Para medir una fuerza, como el peso, se utiliza un instrumento llamado

ina!ó!e"r#.

- (e9ton 7( es la fuerza $ue proporciona a un objeto de - Ag de masa una aceleración

de - metro por segundo al cuadrado

N$ %& ' !()*

%n ina!ó!e"r# es un instrumento utilizado para medir fuerzas. Fue inventado por =saac (e9ton y no

debe confundirse con la balanza 7instrumento utilizado para medir masas.

Estos instrumentos consisten generalmente en un resorte contenido en un cilindro de pl"stico, cartón o

metal, con dos ganc&os, uno en cada e)tremo. 'os dinamómetros llevan marcada una escala, en

unidades de fuerza, en el cilindro &ueco $ue rodea el resorte. *l colgar pesos o ejercer una fuerza sobre

el ganc&o inferior, el cursor del cilindro inferior se mueve sobre la escala e)terior, indicando el valor de

la fuerza.

'os resortes $ue forman los dinamómetros presentan un límite el"stico, de tal modo $ue si se aplican

fuerzas muy grandes y se producen alargamientos e)cesivos, se puede sobrepasar el límite de

elasticidad# en esas condiciones, el resorte e)perimenta una deformación permanente $ue conlleva la

inutilización del dinamómetro.

ACTIVIDAD *: MIDIENDO FUERZAS

4.- 0:on $ué tipo de instrumento se miden las fuerzas2 E)plica.

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4.4 0En $ué unidades se e)presan la medición de las fuerzas2

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4.; 01ué es un (e9ton2

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4.> 0:ómo &arías un dinamómetro y para $ue te serviría2

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4.B 5upongamos $ue una silla de tu sala de clase, pesa -C (e9ton 7(, 0pesaría lo mismo en la luna2

*rgumenta

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REPRESENTACIÓN DE LA FUERZA



1

2

3

4

Ma&ni"+, es todo a$uello $ue se puede medir, por ejemplo la masa de un cuerpo, la velocidad con $ue

se mueve un automóvil, la fuerza $ue &ay $ue aplicar a un objeto para $ue se mueva, son ejemplos de

magnitudes.

En física e)isten magnitudes vectoriales y magnitudes escalares. 'as magnitudes escalares se

especifican completamente mediante un nmero y la unidad de medida, por ejemplo la masa, se mideen Ailogramos 7Ag o la temperatura $ue se mide en grados :elsius 7D:. En cambio, para conocer

completamente una cantidad vectorial, es necesario indicar su magnitud a través de un nmero, pero

adem"s su dirección y el sentido.

'a fuerza es una magnitud vectorial o direccional, al igual $ue la velocidad o la aceleración. 8oda fuerza

se caracteriza por$ue tiene una intensidad, una dirección y un sentido determinado.

'as fuerzas se representan gr"ficamente mediante vectores. %n vector es un segmento orientado

7flec&a, $ue se caracteriza por cuatro componentes/

-. El módulo o intensidad o magnitud, es el nmero, es

cu"nto mide la fuerza. 5i la intensidad es un nmero

grande, la fuerza es grande# si, por el contrario, es un

nmero pe$ue+o, la fuerza es pe$ue+a. 'a unidad en la

$ue se mide la intensidad de una fuerza es el (e9ton 7(.

4. 'a dirección es la recta sobre la $ue se aplica la fuerza.

;. El sentido indica &acia donde se aplica la fuerza. En una

misma dirección e)isten dos sentidos posibles.

>. El punto de aplicación es el punto del espacio en $ue se aplica fuerza.

'os vectores se dibujan siempre a partir del cuerpo receptor, con la dirección y el sentido

correspondiente.

ACTIVIDAD ,: REPRESENTANDO FUERZAS.

;.- <iferencia entre magnitudes escalares y vectoriales, indica un ejemplo en cada caso.

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;.4 01ué tipo de fuerza representa la flec&a de esta imagen2

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;.; En este vector indica lo $ue representa cada uno de los nmeros se+alados y &az una brevedescripción de cada uno de ello

COMPOSICIÓN DE LAS FUERZAS

Magnitud= Intensidad =

SentidoPunto

de

Eje de Dirección



:uando sobre un cuerpo actan varias fuerzas, el efecto conjunto puede venir representado por una

nica fuerza $ue &ace el efecto de todas y $ue se llama Fuerza resultante 7F o Fuerza (eta.

Fuerzas con la misma dirección/ :uando las fuerzas tienen la misma dirección, resulta muy

sencillo calcularlas. E)isten dos casos posibles/

a F+er-a) c#n i&+a Dirección / Sen"i#/ 5i las fuerzas tienen el mismo

sentido, sus efectos se suman. 'a fuerza resultante tendr" en este caso la

misma dirección y sentido, y su módulo ser" igual a la suma de los

módulos de ambas fuerzas.

% esultante % - % 4

b F+er-a) c#n i&+a irección / )en"i#) #0+e)"#) / 5i las fuerzas

tienen sentidos opuestos, sus efectos se restan. 'a fuerza resultante

tendr" en este caso la misma dirección, estar" orientada en el sentido de

la fuerza de mayor módulo, y su módulo ser" igual a la resta de los

módulos de ambas fuerzas.

% esultante % - H % 4

Fuerzas con distinta dirección/ 'as fuerzas adem"s pueden ser aplicadas en distinta dirección, yformar un cierto "ngulo

a 'as fuerzas forman un "ngulo de ICD b 'as fuerzas forman un "ngulo distinto de ICJ

Fuerzas en e$uilibrio

En el caso de fuerzas con igual dirección y sentidos

contrarios, 0$ué sucede si los valores de F- y F4 son

iguales2

% % - H % 4 C

% C

:uando sumamos dos fuerzas con la misma dirección, distintos sentidos y módulos iguales, la fuerza

resultante es nula/ % C.

5olemos pensar $ue los cuerpos en reposo no est"n sometidos a fuerzas. 'o cierto es $ue, en general, los

cuerpos en reposo interaccionan con otros cuerpos, normalmente también en reposo, de tal forma $ue las

fuerzas sobre cada uno de ellos ejercidas por los otros se compensan.



"ste par de fuerzas aplicadas simultáneamente sobre el libro se anulan y no

producen cambios en el movimiento del libro.

:uando la fuerza resultante es nula 7las fuerzas se compensan entre sí, el cuerpo est" en e$uilibrio.

%n cuerpo en movimiento también puede estar en e$uilibrio, si las fuerzas actuando sobre un cuerpo

est"n e$uilibradas, entonces el cuerpo puede estar en reposo o moviéndose a velocidad constante.

7Primera 'ey de (e9ton.

Fuerzas (o E$uilibradas

:uando las fuerzas $ue actan sobre un cuerpo no tienen la misma intensidad, las fuerzas no est"n en

e$uilibrio. 5i las fuerzas no est"n e$uilibradas provocan efectos sobre los cuerpos. Estos efectos, como

ya vimos anteriormente pueden ser la deformación de los cuerpos o el cambio de movimiento de estos.

ACTIVIDAD : COMPOSICIÓN DE LAS FUERZAS

>.- 5egn lo $ue &as aprendido interpreta la siguiente imagen segn lo siguientes puntos de vistas/

a 0:u"l es la fuerza resultante2

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b 0El cuerpo est" en reposo o en movimiento2 *rgumenta

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c 01ué tienen de distinto esta fuerzas2

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d 01ué efecto tienen estas fuerzas sobre el objeto2

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>.4 :on respecta esta figura, responde las siguientes preguntas, argumentando en cada caso.


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b 0El cuerpo est" en reposo o en movimiento2

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c 01ué tienen de distinto estas fuerzas2

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d 01ué efecto tienen estas fuerzas sobre el cuerpo2

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>.; :on respecto esta figura, responde las siguientes preguntas, argumenta en cada caso.


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b 0El cuerpo est" en reposo o en movimiento2

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c 01ué tienen de distinto esta fuerzas2

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

d 01ué efecto tienen estas fuerzas sobre el cuerpo2

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333 33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

EFECTOS DE LAS FUERZAS SO2RE LOS CUERPOS.

:omo ya se &a establecido $ue cuando una fuerza acta sobre un objeto puede producir distintos

efectos/ el !#3i!ien"# aceera# de un cuerpo, como la fuerza del motor de un ve&ículo para moverlo

desde el reposo y aumentar su velocidad# la e4#r!ación "e!0#ra de sólidos el"sticos, como al apretar

un globo o un resorte, o la deformación definitiva de un cuerpo, como al modelar un trozo de greda o de

plasticina.

De4#r!aci#ne):

a <eformación temporal/ 5e presenta en cuerpos el"sticos, por ello los

cuerpos pueden recuperar su forma anterior.

Ejemplo, el resorte recupera su forma anterior, siempre y cuando la fuerza n

sobrepase su l&mite de deformación.



b <eformación indefinida/ 5e presenta en cuerpos no el"sticos, en este caso la deformación

durar" indefinidamente, aun después de ser aplicada la fuerza.

Los ni'os modelan la arcilla, esta deformación permanecer( en el tiempo, a menos

que otra fuerza las deforme nuevamente.

'os cuerpos son el"sticos dentro de ciertos límites. 5i a un cuerpo, como un resorte,

se le aplica una fuerza de intensidad suficientemente elevada, el resorte no volver" a

su estado original, puesto $ue se sobrepasar" su límite de elasticidad. 5i a un cuerpo, como una rama de

un "rbol, se le aplica una fuerza muy elevada, el cuerpo se puede romper, puesto $ue se sobrepasar" el

límite de ruptura del cuerpo.

%n dinamómetro basa su funcionamiento en un resorte $ue sigue esta ley, siendo las deformaciones

proporcionales a la fuerza aplicada.

:ambios en el movimiento

Es comn $ue cuando se &abla de un cuerpo en movimiento, se le asocie de inmediato con un cambio de

lugar o posición. *sí, de esta forma, decimos $ue nos movemos al caminar, $ue los automóviles $ue

pasan por la calle se desplazan, o $ue la 'una se mueve. 5in embargo, esta concepción de movimiento,

es imprecisa. 8odo se mueve. Kasta las cosas $ue parecen estar en reposo se mueven respecto al sol y

las estrellas, es decir, su movimiento es relativo a estos astros. %n libro $ue est" en reposo respecto a la

mesa sobre la cual se encuentra se mueve a unos treinta Ailómetros por segundo en relación con el sol

7velocidad de la 8ierra respecto al sol.

El movimiento es un cambio de posición respecto de un sistema de referencia El movimiento, al igual

$ue el reposo, es un fenómeno totalmente relativo, es decir, ocurre respecto de algo. * este ?algo@ le

llamaremos sistema de referencia. %n sistema de referencia es un punto, marco o sistema de

coordenadas desde el cual observamos y describimos el movimiento, y $ue, por supuesto, debemos

considerar si est" en reposo o fijo. 'a selección del sistema de referencia es algo totalmente arbitrario, es

decir, depende del observador.

:ual$uier objeto o persona $ue permanezca en reposo respecto al cuerpo $ue se mueve puede ser

elegido arbitrariamente como un sistema de referencia, en el $ue es importante especificar un punto $ue

llamaremos origen.

5aie# / #) Si)"e!a) e Re4erencia.

En el 5iglo LM==, 5aie# 5aiei, un físico florentino, se atrevió a desafiar algunas de las ideas

?científicas@ m"s arraigadas en los sabios de su época al declarar pblicamente $ue el 5ol y los dem"s

planetas no giran en torno a la 8ierra, por el contrario, nuestro planeta se encuentra en movimiento en

torno a nuestra estrella madre. Esta situación, $ue a Galileo le valió ser amenazado por la =n$uisición a

retractarse pblicamente de sus afirmaciones, refuerza una idea central de la física/ ?el movimiento de

los cuerpos es relativo@. En efecto, durante muc&os siglos la &umanidad pensó $ue la 8ierra era el centro

del %niverso y $ue permanecía fija mientras $ue todos los dem"s astros se movían en torno a ella.

Es decir, la 8ierra constituía un sistema de referencia absoluto, lo $ue parecía verse confirmado por las

limitadas observaciones y el escaso conocimiento del %niverso. (o obstante, sabemos $ue no &ay

sistemas de referencia privilegiados sino $ue son totalmente arbitrarios, es decir, son elegidos por el

observador.



Galileo Galilei 7-BN> H-N>4, astrónomo, filósofo, matem"tico y físico italiano del

enacimiento.

5us logros incluyen la mejora del telescopio, gran variedad de observaciones

astronómicas, la primera ley del movimiento y un apoyo determinante para el

copernicanismo. Ka sido considerado como el ?padre de la astronomía moderna@, el

?padre de la física moderna@ y el ?padre de la ciencia@.

:omo ya &emos se+alado, para describir el movimiento de un cuerpo, lo primero $ue se re$uiere es un

sistema de referencia, pero adem"s debemos tener claro algunos elementos claves/

*ctividad B.C/ 5egn lo $ue &as aprendido respect al efecto de las fuerzas y a la relatividad del

movimiento responde las siguientes preguntas/

*:8=M=<*< B/ EFECTOS DE LAS FUERZAS SO2RE LOS CUERPOS.

B.- Kaz un mapa conceptual sobre todos los efectos $ue pueden tener las fuerzas $ue actan sobre los

cuerpos.

B.4 0Estarías de acuerdo en afirmar $ue en este momento $ue est"s sentada en tu silla, tu no permaneces

en reposo2 *rgumenta

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

B.; Galileo Galilei afirmó $ue el movimiento o el reposo de los cuerpos, es relativo.

E)plica el sentido de esta afirmación.

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333



M#3i!ien"# Perióic# / Aceera#

:uando un cuerpo se desplaza iguales distancias en iguales intervalos de tiempo, se dice $ue es un

movimiento periódico.

5e denomina movimiento acelerado a cual$uier movimiento cuya velocidad no permanezca constante,

es decir, un movimiento en el cual la velocidad aumente, disminuya o cambie de dirección.

M#3i!ien"#) Perióic#)

<enominaremos !#3i!ien"# 0erióic# a a$uel $ue se repite a sí mismo en un ciclo regular y a cada

uno de esos ciclos completos denominaremos una oscilación. Por tanto, un movimiento periódico son

movimientos cíclicos $ue se repiten en intervalos iguales de tiempo.

8odos los cuerpos $ue se mueven con un movimiento periódico tienen siempre una posición en la cual

se encuentran en e$uilibrio. :uando se separan de esta posición y se liberan, aparece una fuerza $ue

tiende a regresarla a su posición de e$uilibrio, esta fuerza se conoce como fuerza restauradora.

El movimiento periódico m"s simple es el $ue efecta un péndulo. 'os movimientos periódicos se

describen por medio de su amplitud, periodo, frecuencia.

*mplitud/ <esplazamiento m")imo 7longitud efectuado por el cuerpo a partir de la posición de

e$uilibrio. 5e mide en metros.

Periodo/ 5e define como el tiempo $ue se demora en realizar una oscilación completa o completar un

ciclo. 5e mide en segundos, &oras, días, a+os. Es inversamente proporcional a la frecuencia.

frecuencia

- periodo =

Frecuencia/ :antidad de ciclos $ue el cuerpo efecta en una unidad de

tiempo.

5e mide en Kz/ - Kz/ - O segundos

periodo

-frecuencia =

El movimiento de un péndulo es periódico, pues sus variables se repiten de forma constante tras un

cierto tiempo. 'a velocidad del péndulo en su movimiento adopta posiciones m")imas en el centro y

mínimas en los e)tremos, por ello también se denomina movimiento oscilatorio. bservamos un punto

de m")ima separación del centro 7coincide con el valor de mínima velocidad y un mínimo deseparación en el centro 7m")ima velocidad.

8odos los planetas y satélites siguen movimientos periódicos, por ejemplo la tierra se traslada alrededor

del sol con un periodo de ;NB días y N &oras, pero a su vez, la tierra rota sobre su eje cada 4> &oras#

mientras $ue nuestro satélite, la luna, rota sobre su eje y se traslada y alrededor de la tierra cada 4 días,

por eso, desde la tierra siempre vemos la misma cara de la luna.



M#3i!ien"# aceera#

En nuestra vida cotidiana, no todos los movimientos son periódicos. En la mayoría de los casos, los movimientos

siguen distintas trayectorias.

Pensemos en un carro de monta+a rusa. En este caso, el movimiento no es rectilíneo, sino curvilíneo.

5in embargo, no es solo la trayectoria lo $ue nos llama la atención, sino su rapidez. En efecto, esta

magnitud cambia constantemente en este ve&ículo. Parte lentamente &asta llegar a la zona m"s alta luego

cae, aumentando su rapidez y nuevamente sube por la pista, disminuyendo su movimiento. <e &ec&o,

&ay puntos donde se mueve tan lentamente $ue casi pareciera $uedar en reposo.

5e denomina !#3i!ien"# aceera# a cual$uier movimiento cuya velocidad no permanezca constante,es decir, un movimiento en el cual la velocidad aumente, disminuya o cambie de dirección.

%n cuerpo tiene movimiento acelerado cuando su velocidad est" cambiando, ya sea en magnitud, en

dirección o en sentido.

Kay ocasiones en $ue de manera errónea llamamos ?acelerado@ a un cuerpo $ue se mueve muy

r"pidamente, pero $ue, sin embargo, lo &ace con velocidad constante. 8ambién es muy comn $ue se

asocie la aceleración nicamente con un aumento de la velocidad, en circunstancias $ue la aceleración

corresponde a cual$uier cambio de velocidad, cuando el cuerpo est" frenando inclusive.

Trayectoria y desplazamiento

TRAYECTORIA: La trayectoria (distancia recorrida es una !agnitud escalar y

corresponde al ca!ino recorrido por un cuerpo para ir de un lugar a otro" Por eje!plo para

ir de tu casa al colegio puedes elegir !uc#os ca!inos algunos cur$os% rectil&neos% etc"%

cada uno de ellos corresponde a trayectorias distintas"

Se de'ne co!o trayectoria de un cuerpo a la l&nea or!ada por los puntos representati$os

de las distintas posiciones )ue sucesi$a!ente $a ocupando este en el espacio" Es decir%

corresponde a la cur$a )ue descri*e un cuerpo en su !o$i!iento (es la +or!a, del

ca!ino"

La distancia recorrida (d es la longitud de la trayectoria% consiste en la distancia

eecti$a!ente recorrida por el !ó$il al despla-arse"

DESPLAZAMIETO: . dierencia de la trayectoria el despla-a!iento es uno sólo% y

conte!pla la distancia !/s corta entre la posición inicial y 'nal" Es una !agnitud

$ectorial% )ue se si!*oli-a con una letra d

El despla-a!iento es el ca!*io de posición )ue e0peri!enta el cuerpo"

El despla-a!iento no es necesaria!ente una l&nea real% es si!ple!ente una !agnitud)ue per!ite esti!ar el ca!*io de posición"

El auto puede seguir caminos distintos, cada uno

corresponde a una trayectoria diferente. Sin

embargo el desplazamiento es uno sólo y

corresponde a la línea recta que va desde el inicio

hasta el nal.



De acuerdo con su trayectoria% los !o$i!ientos pueden clasi'carse en cur$il&neos (co!o

el )ue desarrolla una a*eja en torno a una or o rectil&neos (co!o la ca&da de un cuerpo"

Es i!portante sealar )ue para ir desde una posición a otra e0isten in'nitas trayectorias

posi*les% sin e!*argo% el despla-a!iento es sie!pre uno solo"

RAPIDEZ Y !ELOCIDAD

Rapidez "!#: Es una !agnitud escalar )ue se ocupa para indicar cu/n deprisa se !ue$e

un o*jeto" elaciona la distancia recorrida (d con el tie!po (t e!pleado en recorrerla" Se

representa por la letra 5"

empleadotiempo

recorridadistanciaEapidez =

t

d v =

En el siste!a internacional de unidades (S"I" la distancia se !ide en !etros (! y el

tie!po en segundos(s la rapide- )ueda e0presada en !etros 6 segundos (!6s"

Es posible obtener la rapidez de un móvil,

conociendo la distancia recorrida y el tiempo

empleado en recorrerla.

¿Cuál es la rapidez del automóvil en la fgura?

!elocidad: es una !agnitud $ectorial% )ue indica cu/n de prisa y #acia donde se !ue$e

un o*jeto% ya )ue relaciona el despla-a!iento con el tie!po e!pleado en reali-ar el

!o$i!iento" Se representa con v

"

empleadotiempo

entodesplazamiMelocidad =

t

d v=

En el siste!a internacional de unidades el despla-a!iento se !ide en !etros (! y el

tie!po en segundos(s la $elocidad )ueda e0presada en !etros 6 segundos (!6s" Ladirección en grados y el sentido de acuerdo al eje de reerencia )ue sea utili-ado"

Es posible obtener la velocidad de un móvil,

conociendo el desplazamiento y el tiempo

empleado.

¿Cuál es la velocidad del automóvil en la

fgura?

b)a)

c)



Aceleraci$n

La aceleraci$n es la !agnitud &sica $ectorial )ue !ide la $ariación de la $elocidad

respecto del tie!po" En el Siste!a Internacional de Medidas se e0presa en !etros so*re

segundos al cuadrado (!6s2

tiempo

velocidadnaceleració =

t

va=

La aceleración es un ca!*io de $elocidad )ue e0peri!enta un cuerpo% ya sea en dirección

o en !ódulo" Es decir% cuando un cuerpo au!enta su $elocidad% la dis!inuye o *ien%

ca!*ia de dirección" 7peracional!ente es el ca!*io de $elocidad )ue e0peri!enta el

cuerpo en una unidad de tie!po"

ACTIVIDAD 6: TIPOS DE MOVIMIENTOS DE LOS CUERPOS.

especto a este tema resuelve lo siguiente/

N.- <iferencia entre trayectoria y desplazamiento de un cuerpo, ejemplifica

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

N.4 <iferencia entre apidez, velocidad y aceleración. Ejemplifica

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

N.; 01ué son los movimientos periódicos y los movimientos acelerados2 E)plica y ejemplifica.

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

N.> E)plica cómo se calcula la velocidad y la aceleración del movimiento de un cuerpo.

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

N.B :on respecto al movimiento de un péndulo, e)plica los siguientes conceptos/

a amplitud.

3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

b periodo.

3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

c frecuencia.

3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333

3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333



'as leyes de (e9ton

=saac (e9ton 7-N>;H-Q4Q fue un científico inglés $ue, inventó el dinamómetro, y es en

&onor a él $ue la unidad de la fuerza se denomina (e9ton.

'as tres leyes del movimiento de =saac (e9ton, fueron publicadas en -NQ en su obra ?Principios

matem"ticos de la Filosofía natural@. Estas leyes, junto con la relatividad del movimiento 7Galileo,

constituyen la base del estudio del movimiento.

Primera ley de (e9ton o ley de la =nercia

El principio de inercia o primera ley de (e9ton, fue enunciada formalmente por =saac (e9ton en -NB,

$uien tomó las ideas de Galileo en torno a la inercia.

$%i no eisten fuerzas eternas que act&en sobre un cuerpo, este permanecerá en reposo o se moverá

con una velocidad constante en l#nea recta'.

<ic&o de otra manera/ en ausencia de fuerzas e)ternas, un objeto en reposo permanece en reposo y un

objeto en movimiento de velocidad constante contina en movimiento con velocidad constante 7en línea

recta. Es decir todo objeto tiene tendencia a mantener su estado de movimiento en ausencia de fuerzas.

Esta tendencia se denomina inercia.

'a inercia es la resistencia $ue presenta un cuerpo al cambio en el

movimiento# 5i &as ido en un ve&ículo $ue &a frenado de improviso y t

&as debido detenerte con tus propias manos, &as e)perimentado lo $ue es

la inercia.

'a inercia es, b"sicamente, ?la incapacidad de un cuerpo para cambiar su

estado de movimiento o reposo por sí mismo@, es decir, para $ue un cuerpo cambie su movimiento o

reposo es necesaria la acción de una fuerza e)terna al cuerpo.

El movimiento termina cuando fuerzas e)ternas de fricción actan sobre la superficie del cuerpo &asta

$ue se detiene. Por esta razón el movimiento de un objeto $ue resbala por una superficie de &ielo dura

m"s tiempo $ue por una superficie de cemento, simplemente por$ue el &ielo presenta menor fricción $ue

el cemento. Galileo e)puso $ue si no e)iste fricción, el cuerpo continuar" moviéndose a velocidad

constante, ya $ue ninguna fuerza afectar" el movimiento.

LA PRIMERA LEY DE NE7TON NOS E8PLICA 9UE SUCEDE CON UN CUERPO CUANDO

SO2RE L NO ACT;A FUERZA RESULTANTE < PERMANECE EN REPOSO O CON

MOVIMIENTO DE VELOCIDAD CONSTANTE EN LÍNEA RECTA. TAM2IN NOS PERMITE

IDENTIFICAR A LA FUERZA COMO LA CAUSA DEL CAM2IO EN EL MOVIMIENTO .

5egunda ley de (e9ton o ley fundamental de la din"mica



$%i se aplica una fuerza a un cuerpo, éste se acelera. La aceleración se produce en la misma

dirección que la fuerza aplicada y es inversamente proporcional a la masa del cuerpo que se mueve.'

'a fuerza y la aceleración son magnitudes vectoriales por lo $ue tienen un valor, una dirección y un

sentido.

'a fórmula $ue e)presa la segunda ley de (e9ton es/

Fuerza 7( masa 7Ag ) aceleración 7mOs4 F $ ! ' a

:uando la masa del cuerpo aumenta, la aceleración disminuye.

8ercera ley de (e9ton/ *cción y eacción

$%i un cuerpo ejerce fuerza en otro cuerpo, el

segundo cuerpo produce una fuerza sobre el primero con igual magnitud y en dirección

contraria. La fuerza siempre se produce en pares

iguales y opuestos'

'a fuerza $ue impulsa un cuerpo genera una fuerza igual $ue va en sentido contrario.

El cuerpo ) y el cuerpo * se ejercen fuerza mutuamente, dichas fuerzas

poseen la misma magnitud y dirección, pero diferente sentido.

LA TERCERA LEY DE NE7TON NOS TRANSMITE EL CONCEPTO DE 9UE LAS FUERZAS

SON SIEMPRE INTERACCIONES ENTRE DOS CUERPOS

bservaciones/

a 'as fuerzas de acción y reacción son simult"neas.

b 5on fuerzas de igual magnitud, pero opuestas.

c :omo actan sobre cuerpos diferentes, ejercen efectos diferentes, de acuerdo con la

naturaleza de cada cuerpo.

d Estas fuerzas no se anulan entre sí por$ue no actan sobre el mismo cuerpo.

CLASIFICACIÓN DE LAS FUERZAS

5e ejerce fuerza cuando arrastramos un carrito de supermercado, si acercamos dos imanes, también se

ejerce fuerza ya sea de atracción o de repulsión. :omo vemos las fuerzas se pueden ejercer ya sea a

través del contacto físico entre cuerpos o a distancia.

E)isten 4+er-a) a i)"ancia, como la atracción gravitatoria 7la $ue se ejercen los cuerpos debido a su

masa, y la atracción o repulsión entre cargas eléctricas o imanes. Estas fuerzas se ejercen en el vacío y

no necesitan medio $ue las transmita.

E)isten por otro lado las 4+er-a) e c#n"ac"#, como las fuerzas el"sticas, cada vez $ue &aya una

deformación reversible/ de fricción, al rozar las dos superficies de cuerpos sólidos en contacto o entre



sólidos, lí$uidos y gases y las fuerzas de vínculo m"s comnmente conocidas como normal ya $ue son

perpendiculares a la superficie de contacto entre los cuerpos.

Fuerzas a distancia/

5on a$uellas $ue ejercen los cuerpos sin necesidad de estar en contacto directo,

como la atracción $ue ejerce un im"n sobre los clavos de &ierro 7fuerza

magnética, o la atracción $ue ejerce la tierra sobre los cuerpos 7fuerza de

gravedad o Peso# la fuerza eléctrica también es ejemplo de fuerzas a distancia.

F+er-a Pe)#:

0:u"l es tu peso2 'a mayor parte de las personas $ue responde r"pidamente a esta pregunta, nos da una

respuesta $ue si bien es aceptada, desde el punto de vista de la física, no es correcta. En efecto, lamayoría de las personas responde a esta pregunta con el valor de su masa 7por ejemplo, NC Ailogramos.

5in embargo, an cuando esta propiedad est" asociada al peso, no son lo mismo.

'a !a)a es una medida de la inercia. 'a inercia es la oposición de un cuerpo a cambiar su estado, ya

sea, de reposo o movimiento. 7Primera ley de (e9ton.

El 0ePESO es la fuerza $ue ejerce la 8ierra sobre una masa 7cuerpo, atrayéndolo

&acia su centro. 5e define operacionalmente como el producto entre la masa y laaceleración de gravedad. 'a aceleración de gravedad tiene un valor promedio

constante 7g I. mOs

4

. :omo todas las fuerzas, el peso no es propiedad delcuerpo, sino la manifestación de una interacción 7en este caso, gravitacional o

gravitatoria.

Peso 7( masa 7Ag×

aceleración de gravedad 7(OAg/

En la figura anterior la manzana cae debido a su peso, es decir producto de la fuerza $ue la 8ierra ejerce

sobre ella.

%n cuerpo tiene la misma masa en la 8ierra, flotando en el espacio o en otro planeta# sin embargo, el

0e)# es distinto.

El peso es proporcional a la masa 7m, pero ambas magnitudes no son ni e$uivalentes ni sinónimas. Enefecto, la masa de un cuerpo se mantiene constante, mientras $ue el peso no solo varía en diferentes

lugares del %niverso sino $ue en la propia 8ierra. "l peso registrado por el instrumento es mayor en la (ierra que

en otro lugar del espacio, pero la masa del ni)o es siempre la

misma.

P $ ! ' &



:omnmente decimos $ue el peso es una fuerza $ue apunta verticalmente&acia ?abajo@. 5in embargo, es preferible decir ?&acia el centro de la

8ierra@, ya $ue el ?arriba@ o ?abajo@, es una condición muy subjetiva.

(e9ton y la Fuerza de gravedad/

0Por $ué un cuerpo cae &acia la 8ierra y por $ué la 'una gira alrededor de la 8ierra sin precipitarse

sobre nosotros2 0Por $ué la 8ierra gira alrededor del 5ol y no contina su viaje espacial en línea recta2

* partir de sus e)periencias y sus observaciones, =saac (e9ton concluyó $ue la ley de la fuerza $ue

gobierna el movimiento de los planetas era la misma $ue atrae a una manzana &acia la 8ierra. En -NQ

(e9ton publicó su trabajo sobre la ley de gravedad en sus Principios matem(ticos de filosof&a natural ,donde enunciaba la ley gravitación universal, donde establece $ue/ todos los cuerpos con masa en el

universo se atraen unos a otros mediante la fuerza de gravedad. 'a intensidad de esta fuerza depende de

la masa de los objetos y la distancia entre ellos# es decir, mientras mayor sea la masa de los cuerpos ym"s cerca se encuentren unos de otros, m"s intensa ser" la fuerza de gravedad entre ellos.

5i las partículas tienen masa m- y m4, y est"n separadas por una distancia d, la magnitud de esta fuerzagravitacional es/

4d

m4m-GF

××=

<onde G es una constante $ue recibe el nombre de constante gravitacional universal, la cual se &adeterminado e)perimentalmente y corresponde a 5 $ 6<6= ' 1>?11 N!*(%&*

'a 8ierra ejerce una fuerza sobre todos los cuerpos 7fuerza de gravedad $ue

depende de su masa respectiva, de la distancia a cada cuerpo y de la masa de la

8ierra. Esa fuerza es muy grande con relación a la masa de cada cuerpo yla acción @+e eerce a Tierra les obliga a precipitarse sobre el suelo. 5in

embargo esa fuerza es muy pe$ue+a para desplazar a la 8ierra de su posición o

desviar su trayectoria.

'a 8ierra atrae a la 'una con una acción tal $ue sólo, y nada menos, puede&acer variar la dirección de su movimiento, oblig"ndola a evolucionar alrededor de la 8ierra. 'a 'una ejerce una fuerza igual y de signo contrario sobre la 8ierra, pero la masa de la

tierra es muy grande para desviar su trayectoria, sin embargo, como se ver", sí $ue influye sobre la

altura de las mareas.

'a acción @+e eerce a Tierra )#Bre a L+na< es igual y de sentido opuesto a la reacción de la 'una

sobre la tierra. *mbas fuerzas se encuentran aplicadas sobre el centro de la 'una y de la 8ierra,

respectivamente, y su dirección es la de la línea $ue los une.

<el mismo modo podemos plantear la e)istencia de dos fuerzas iguales y de sentido opuesto cuando se

trata de fuerzas eléctricas $ue son también fuerzas a distancia.

F+er-a) e c#n"ac"#:

5on a$uellas $ue ejercen los cuerpos cuando se encuentran en contacto directo, como el empujar un

mueble o cuando un futbolista golpea la pelota. Ejemplos de fuerzas de contacto, son la fuerza normal,

la fuerza de roce y la acción muscular.

F+er-a n#r!a:



01ué ocurriría si sobre un cuerpo $ue dejamos sobre una mesa, actuara

solamente la fuerza peso2 bviamente, si solo actuase el peso, el cuerpo

se movería aceleradamente &acia el centro de la 8ierra. 5in embargo, el

cuerpo descansa en e$uilibrio sobre la mesa ya $ue acta también una

fuerza denominada (ormal 7(, la cual aparece siempre $ue &ay dos

superficies en contacto. En este caso, la fuerza impide $ue el cuerpo caiga

o se &unda en la mesa.

'a fuerza (ormal es una fuerza ?de contacto@# e)iste siempre $ue &ay dos o m"s cuerpos en contacto y

su dirección es perpendicular 7(ormal a la superficie entre ambos cuerpos.

En una gran cantidad de casos, la fuerza (ormal tiene el

mismo módulo y dirección $ue el peso, pero en sentido

opuesto. Esto ocurre cuando, por ejemplo, el cuerpo est"

sobre una superficie &orizontal, en reposo vertical y sobre él

no actan m"s fuerzas $ue el peso y la (ormal. 5in embargo, esto no es necesariamente así en todos los

casos.

'a intensidad de la fuerza normal alcanza su m")imo valor cuando la superficie sobre la $ue est" el

cuerpo es &orizontal y disminuye a medida $ue la superficie se inclina.

F+er-a e r#ce:

8e &as fijado en lo $ue ocurre con el movimiento de un cuerpo

$ue es impulsado &orizontalmente sobre una superficie2

bviamente &ay una fuerza $ue acta sobre él modificando su movimiento. * esta fuerza $ue es ejercida

por la superficie, se le denomina fuerza de roce.

El roce o fricción es una fuerza de contacto $ue impide $ue los cuerpos se deslicen f"cilmente uno sobre

otro. !"s $ue oponerse al movimiento, las fuerzas de roce se oponen al deslizamiento relativo de dossuperficies en contacto. Estas fuerzas no siempre tienen un efecto negativo ya $ue nosotros podemos

desplazarnos y las ruedas pueden rodar gracias al rozamiento con el piso.

Kablaremos de roce mec"nico, cuando la de superficie sobre la $ue se esta aplicando la fuerza es un

sólido. Esta fuerza de roce podr" ser deslizante, cuando las dos superficies en contacto se deslicen una

sobre la otra, en este caso, entre m"s rugosa sea una de las superifcies, la fuerza de roce sera mayor.

bien, la fuerza de roce sera rodante, cuando un cuerpo gira sobre el otro, como en el caso de las ruedas

de la bicicleta. Esta fuerza en general, es menor $ue la de roce deslizante.

*dem"s de las fuerzas de roce mec"nico, $ue se oponen al deslizamiento, e)isten las fuerzas de roce

viscoso, $ue se oponen al movimiento de un cuerpo en medio de un fluido 7lí$uido o gas. Esta fuerza es

la $ue permite el uso del paracaídas como dispositivo de seguridad y la $ue nos permite desplazarnos en

el agua mediante el nado.

E)isten dos tipos fricción o fuerzas de roce mec"nico/ el roce est"tico y el roce cinético. Estas fuerzas

son paralelas a la superficie de contacto y dependen de dos factores/ la naturaleza de las superficies en

contacto y la magnitud de la fuerza (ormal.



• R#ce e)""ic#: Es a$uel $ue impide $ue un objeto inicie un movimiento y su valor

depende de la RrugosidadR $ue &ay entre las superficies en contacto. * mayor rugosidad

mayor es el roce est"tico, y mayor ser" la fuerza necesaria para empezar a mover el objeto.

Esta fuerza puede e)istir incluso cuando no &ay deslizamiento. Pensemos por ejemplo en una mesa $ue

est" $uieta. 5i sobre la mesa no se ejerce fuerza &orizontal, tampoco &ay fuerza de roce. Pero

supongamos a&ora $ue una persona intenta empujar la mesa. Esa persona ejerce una fuerza &orizontal,

pero la mesa no se mueve, así $ue debe e)istir otra fuerza sobre el escritorio $ue evita $ue se mueva.

Esta es la fuerza de roce est"tico. 5i se empuja con una fuerza mayor sin mover la mesa, la fuerza de

roce est"tico también aumenta. 5i se empuja suficientemente fuerte, la mesa en algn momento se

mover" y comenzar" a actuar el roce cinético

• R#ce cin"ic#/ Es a$uel $ue se opone al movimiento una vez $ue este ya se &a iniciado y

su valor también depende de la RrugosidadR $ue &ay entre las superficies en contacto. *

mayor roce cinético mayor ser" la fuerza necesaria para mantener el movimiento del

objeto.

El roce est" presente en muc&os fenómenos naturales, por ejemplo, una pelota al caer, e)perimenta roce

con el aire. El roce cinético es una fuerza $ue se opone al movimiento de un cuerpo. Es contrario al

sentido de la velocidad del objeto y es menor $ue el roce est"tico.

Acción !+)c+ar:

01ué es lo $ue permite $ue nuestro cuerpo se mueva2 'a presencia en nuestro cuerpo

de estructuras especializadas en el movimiento, es lo $ue nos permite correr, saltar y

jugar día a día.

El sistema locomotor, formado por los msculos, $ue tiene la capacidad de contraerse

y relajarse, es el responsable de $ue podamos movernos.

ACTIVIDAD =: LEYES DE NE7TON TIPOS DE FUERZA

especto a este tema desarrolla las siguientes actividades/

Q.- 01uien fue (e9ton y por $ué se nombra cuando se estudian los fenómenos físicos2

E)plica

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Q.4 01ué establece la primera ley de (e9ton2 E)plica e indica ejemplos

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Q.; 01ué establece la segunda ley de (e9ton2 E)plica e indica ejemplos



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Q.> 01ué establece la tercera ley de (e9ton2 E)plica e indica ejemplos

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Q.B <iferencia entre peso y masa. =ndica ejemplos.

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Q.N 0* $ué se llama fuerza normal y en $ué situaciones se manifiesta2 E)plica

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Q.Q 01ué tipo de fuerza es la gravitacional y $ué la caracteriza2 E)plica

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Q. 01ué tipo de fuerza es la de roce y $ué la caracteriza2 E)plica

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Q.I 01ué otros tipos de fuerzas se pueden manifestar sobre los cuerpos2 E)plica.

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Q.-C Kaz una síntesis de los conceptos relevantes $ue &emos estudiado en esta unidad.

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Fuerzas en La Tierra y en El Espacio