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INSTITUTO TÉCNICO Y ORIENTADO PAULA ALBARRACÍN DE SARMIENTO – CICLO LECTIVO 2020
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Actividades para los estudiantes Espacio curricular: Física Cursos: 1° año “A” Docente: Yapura, Manuel Email: [email protected] - Contacto: 3513265329
FUERZAS
En física denominamos fuerza a toda acción capaz de producir cambios en el movimiento o en la
estructura de un cuerpo. En este apartado vamos a desarrollar esta idea que está detrás, por
ejemplo, de la tecnología que usamos para viajar en coche o bicicleta, pero también detrás de gestos
tan cotidianos como empujar el carrito de la compra. Para ello estudiaremos:
qué son las fuerzas
sus unidades de medida
cómo las representamos gráficamente
cómo se producen (sus causas) y cuáles pueden ser sus efectos
¿Estás preparado para el esfuerzo?
Concepto de fuerza Imagina que empujas con tu dedo una bola en reposo sobre una mesa de
billar. Tu intuición probablemente te dice que le estás dando "fuerza" a la
bola. De una manera más formal podemos decir que le estamos aplicando
una fuerza a la bola. ¿Qué ocurrirá entonces? Lo más probable es que
nuestra bola empiece a moverse, pero si esta fuese, por ejemplo, un globo
de agua también podría suceder que se deformase y nuestro dedo fuese
"engullido" por el mismo.
Cuando comienzas una partida de billar aplicas, con el taco, una fuerza sobre la bola blanca
(cue ball ). Esta fuerza termina propagándose al resto de bolas del juego, inicialmente en
reposo, poniéndolas a todas en movimiento.
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Definimos una fuerza como toda causa capaz de modificar el estado de reposo o de
movimiento de un cuerpo, o de producir una deformación en eél.
Una fuerza es la interacción de un cuerpo con algo externo a él.
Es una magnitud vectorial caracterizada por poseer módulo, dirección,
sentido y punto de aplicación o punto origen.
La unidad en el Sistema Internacional es el Newton (N). Un Newton es la
fuerza que, al aplicarse sobre una masa de un kilogramo (Kg), le provoca
una aceleración de un metro por segundo al cuadrado (m/s2).
Históricamente el estudio del movimiento de los cuerpos y su causa ha fascinado al hombre desde la
antigüedad. Aristóteles (284 - 322 a.C. ), uno de los sabios más importantes de la antigua Grecia, fue uno de
los principales precursores de este estudio, manteniéndose sus ideas vigentes durante toda la Edad Media.
Posteriormente Galileo (1564 - 1642) fue capaz de describir de manera matemática el movimiento (famoso
es el principio de relatividad de Galileo), pero no analizó las causas del mismo. Años después fue Isaac
Newton (1643 - 1727) quien, basándose en las ideas de Galileo, determinó las causas del mismo: las fuerzas.
Representación de fuerzas Anteriormente hemos definido la fuerza como una magnitud vectorial, y por tanto son representadas como
vectores. Efectivamente, como puedes observar en la siguiente imagen, la dirección y el sentido de la fuerza
debe ser tenida en cuenta para poder predecir sus efectos.
Observa que una de las características señaladas de las fuerzas ha sido el punto origen, también conocido
como punto de aplicación. Se trata del punto del espacio en el que la fuerza es aplicada, y por tanto, los
efectos que produce la fuerza en un cuerpo puede variar en función del mismo. En cualquier caso, en este
nivel nos centraremos en objetos puntuales, y por tanto aplicar una fuerza a un cuerpo es aplicarla en su
único punto.
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Por otro lado las fuerzas, como vectores que son, pueden ser descompuestas. Esto nos permitirá, por
ejemplo, observar los efectos que producen en el espacio en cada dimensión (eje) por separado.
Efectos de las Fuerzas Las fuerzas surgen a partir de las interacciones entre los cuerpos. Observa la siguiente imagen.
Recuerda, cada interacción lleva asociada una pareja de fuerzas. A este principio se le conoce
como ley de acción y reacción.
Según la distancia a la que interaccionen los cuerpos, podemos distinguir claramente dos tipos:
Interacción por contacto. Las fuerzas surgen al ponerse en contacto dos o más cuerpos. Por
ejemplo, cuando hay un choque o cuando empujas una puerta.
Interacción a distancia. Los cuerpos, aunque no estén en contacto, ejercen una fuerza sobre
los otros. Por ejemplo, la fuerza de atracción de un imán hacia algo metálico, o la
propia fuerza de la gravedad que la Tierra ejerce sobre la luna, y viceversa.
Las fuerzas que se aplican sobre un cuerpo se pueden sumar o restar.
Los vectores o fuerzas se suman cuando tienen la misma dirección y sentido, y se restan cuando tienen la misma dirección y sentido contrario.
Sistemas de fuerzas
Generalmente, sobre un cuerpo actúan dos o más fuerzas, obteniéndose así un sistema de fuerzas, dichas fuerzas pueden ser sustituidas por una, llamada resultante.
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Las fuerzas que forman el sistema se conocen como componentes.
En primera instancia veremos fuerzas colineales:
Sistemas colineales
Colineales. Son las que actúan en una misma dirección.
Fuerzas de igual sentido
Método Analítico
La resultante en estos sistemas se obtiene sumando algebraicamente los componentes.
Ejemplo:
La resultante del siguiente sistema será
Método Gráfico
1. Se trazan los vectores tomando en cuenta la escala 1 cm = 1 N
2. Se colocan los vectores uno enseguida del otro y así se obtiene la resultante.
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Hay que tener presente que las fuerzas cuya dirección es hacia arriba o a la derecha
se consideran positivas, y hacia abajo o a la izquierda, se consideran negativas.
Fuerzas de distinto sentido
Método Analítico
Otro caso de fuerzas colineales se presenta cuando un componente es negativo.
Se suman algebraicamente.
Método Gráfico
1. Se trazan los vectores tomando en cuenta la escala que en este caso es de 1 cm = 1 N
2. Se traza la primera componente, donde termina se traza la segunda y así sucesivamente, para terminar con los componentes, conservando sus características y obtener la resultante.
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EJERCICIOS
Suma de fuerzas igual dirección y sentido
1. Dos amigos, uno más corpulento y otro más delgado, empujan un sofá en la misma
dirección y sentido. El primero de ellos ejerce una fuerza de 11 N y el segundo 7 N.
¿Cuál es la fuerza resultante con la que empujan el sofá?
2. Un bloque de cemento es tirado horizontalmente por .una fuerza de 15 N, desde
atrás otro le aplica una fuerza en la misma dirección y sentido de valor igual a 18 N.
hallar el valor analítico y grafico de la resultante
Suma de fuerzas de igual dirección y distinto sentido
3. Un chico y una chica atan a una anilla dos cuerdas y juegan para saber quien tiene
más fuerza. El chico coge una de las cuerdas y aplica una fuerza de 11 N y al mismo
tiempo la chica aplica 13 N. Si los dos tiran de su cuerda con la misma dirección pero
cada uno en sentido contrario. ¿Quién ganará, el chico o la chica?
4. Un señor lleva empujando su carro del supermercado aplicando una fuerza de 30 N.,
su hijo quiere pararlo aplicando una fuerza de 10 N. detendrá el niño a su papá?
Realizar el método analítico y gráfico, para hallar la resultante.
