1. Eje: Fuerza y Movimiento7Bsico Prof. Anbal Carvajal S. 2.
ObjetivoIdentificar los principalesconceptos que se asocian a la
fuerza y la gravedad. 3. Ley de la Gravitacin Universal, de Newton.
Todos hemos odo el relato del episodioen que cay una manzana sobre
el jovenIsaac Newton, cuando estaba sentado a lasombra de un
manzano. Este incidentepuso a pensar a Newton en la cada de
loscuerpos y le llev, a la edad de 23 aos, aldescubrimiento de la
ley de la gravitacinuniversal.Con frecuencia se ha cometido
laequivocacin de decir que Newtondescubri la gravedad. Lo que
Newtondescubri, fue la ley de la gravitacinuniversal. Cualquier par
de cuerpos seatraen entre si con una fuerzadirectamente
proporcional al productodesusmasas e inversamenteproporcional al
cuadrado de la distanciaque los separa. 4. Si consideramos ahora la
atraccin que hayentre un cuerpo muy grande como la Tierra yotro
objeto como nuestro propio cuerpo,la fuerza resulta ser bastante
grande y fcilde medir, ya que es nuestro propio peso. Estaes la
fuerza que nos mantiene en contacto conla Tierra. 5. La atraccin
gravitacional mantiene a la Luna en surbita en torno de la Tierra y
a la Tierra en su rbita alrededor del Sol. 6. Cuandopreguntas a
uncompaero:Cunto pesas tu?,realmente le estspreguntando:Con qu
intensidadla fuerza degravedad te atraehacia el centro dela
Tierra?El peso, es decir, la fuerza de atraccin gravitacional, es
diferenteen la Luna, en la Tierra y en Jpiter, pero la cantidad de
materia deun cuerpo es la misma en cualquier lugar del universo. 7.
Calcula el peso para las siguientesmasas: TIERRALUNA 60Kg 20Kg5Kg
44Kg 22.5Kg5gr1gr1gr 8. Como el peso es una fuerza, utilizamosun
instrumento llamado Dinammetro yla unidad que se usa es el
Newton.El newton se define como la fuerzanecesaria para
proporcionaruna aceleracin de 1 m/s2a unobjeto de 1 kg de masa. 9.
Que medidas debemos usar? Hay una preferencia creciente entre los
cientficos y los profesores de fsica, por el uso del kilogramo y el
metro en lugar del gramo y el centmetro como unidades de masa y
longitud. Conforme al sistema MKS (metro, kilogramo, segundo), la
unidad de fuerza, llamada newton en honor a Sir Isaac Newton. El
newton se define como la fuerza que al aplicarse a una masa de 1
kilogramo, le produce una aceleracin de 1 m/seg2. 10. La Masa El
concepto de masa aparecien la fsica de Isaac Newtonen la segunda
mitad del sigloXVII. Newton identific lamasa como la cantidad
demateria que forma el cuerpo. Generalmente se tiende aconfundir
estos dosconceptos, sin embargo, cadauno de ellos se mide
coninstrumentos diferentes y lasmagnitudes que representanson
absolutamente distintas. 11. LAS UNIDADES BSICASUna unidad bsica es
la que no se puede definir de otra.El Sistema Internacional define
las unidades para un conjunto de 7magnitudes bsicas: longitud,
masa, tiempo, temperatura, intensidad decorriente elctrica,
intensidad luminosa y cantidad de sustancia. La listade estas
unidades bsicas, as como su nombre y smbolo.MagnitudNombreSmbolo
longitud metrom masa kilogramokgtiempo segundo s temperatura
termodinmicakelvn K intensidad de corriente elctrica ampereA
intensidad luminosa candela cdcantidad de sustanciamolmol 12.
ObjetivoRelacionar los conceptos deFuerza, Masa y Aceleracin en la
solucin de problemassimples. 13. Fuerzatoda causa capaz demodificar
el estado dereposo o de movimiento deun cuerpo, o de producirleuna
deformacin.Cuando un cuerpo modifica su estado de reposo o de
movimientodecimos que sobre l ha actuado una fuerza, y que sta ha
producidoun efecto dinmico. 14. Elementos de la Fuerza la unidad de
fuerza del Sistema Internacional es el Newton. Cuyosmbolo es N.
Para medir las fuerzas se utilizan unosinstrumentos llamados
dinammetros basados en que ladeformacin producida por una fuerza es
proporcional a dichafuerza. En toda magnitud vectorial como la
fuerza, debemos considerarlos siguientes elementos:1. Punto de
aplicacin, que es el lugar del cuerpo donde se aplicala fuerza. 2.
La direccin, que queda sealada por la recta segn la cual
semanifiesta la fuerza. 3. El sentido, ya que en toda direccin hay
dos sentidos opuestos. 4. El valor absoluto o intensidad de la
fuerza (los matemticos lallaman norma"). 15. AceleracinPara que
haya aceleracin tiene que producirse una variacin en lavelocidad,
como en los dos dibujos primeros. En el tercer caso no
hayaceleracin (a = 0), pues el ciclista marcha manteniendo
constante su velocidad 16. Aceleracin La aceleracin mide
directamente la rapidez conque cambia la velocidad.si un automvil
lleva unavelocidad de 50 km/h y despusde 1 segundo el
velocmetrocambia a 55 km/h se puededecir que su velocidad vari
5km/h en 1 segundo. En otraspalabras, el concepto deaceleracin
siempre se relacionacon un cambio en la velocidad. 17. Interesante
Esta aceleracin que se da en elmovimiento de cada libre sellama
aceleracin de gravedad; suelerepresentarse con la letra g y tiene
unvalor igual a 9,8 m / s2 en elvaco. Este nmero indica que
cuandoun cuerpo est en cada libre, suvelocidad aumenta en 9,8 m/s2
encada segundo que transcurre. Si elcuerpo es lanzado hacia arriba,
endireccin vertical, su velocidaddisminuye en 9,8 m/s2 en cada
lapso deun segundo.Esta aceleracin es independiente delpeso del
cuerpo. 18. Ley de Newton Segn la Primera ley de Newton, todo
cuerpo en reposo que reciba una fuerza experimenta un cambio.
Newton se bas en la teora de Galilei (sin roce los cuerpos no se
detienen) para establecer su Ley de la Inercia: un cuerpo que se
encuentra en reposo o con movimiento rectilneo uniforme, tiende a
mantener ese estado siempre que no sea afectado por algn tipo de
fuerzas. 19. Fuerza, masa y aceleracin La Segunda ley de Newton:
Todos los objetos que en movimiento estn variando continuamente su
velocidad, adquieren aceleracin. El cambio de velocidad (aceleracin
o deceleracin) de un cuerpo es producido por un desequilibrio entre
las fuerzas que actan sobre l. Esta aceleracin o deceleracin del
objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que acta sobre
el. La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y
se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer
sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una
aceleracin de 1 m/s2, o sea, 1 N = 1 Kg 1 m/s2 20. Movimiento
Rectilneo La rapidez se calcula o se expresa en relacin a la
distanciarecorrida en cierta unidad de tiempo y su frmula general
es lasiguiente:v = rapidez d = distancia o desplazamiento t =
tiempoUsamos v para representar la rapidez, la cual es igual al
cocienteentre la distancia (d) recorrida y el tiempo (t) empleado
parahacerlo. 21. Como corolario, la distancia estar dada por
lafrmula:Segn esta, la distancia recorrida por un mvil seobtiene de
multiplicar su rapidez por el tiempoempleado.A su vez, si se quiere
calcular el tiempo empleado enrecorrer cierta distancia usamos: 22.
Ejercicio 1Un automvil se desplaza con una rapidez de 30 m
porsegundo, con movimiento rectilneo uniforme. Calcule ladistancia
que recorrer en 12 segundos.Analicemos los datos:Entonces: 23.
Ejercicio 2 El automvil de la figura se desplaza con movimiento
rectilneo uniforme cunto demorar en recorrer 258 kilmetros si se
mueve con una rapidez de 86 kilmetros por hora? Entonces: 24.
Ejercicio 3 Con qu rapidez se desplaza un mvil que recorre 774
metros en 59 segundos?Entonces: 25. Ejercicio 4 Los dos automviles
de la figura parten desde un mismo punto, con movimiento rectilneo
uniforme. El amarillo (mvil A) se desplaza hacia el norte a 90 km
por hora, y el rojo (mvil B), hacia el sur a 80 km por hora.
Calcular la distancia que los separa al cabo de 2 horas. 26.
Ejercicio 5 El corredor de la figura trota de un extremo a otro de
lapista en lnea recta 300 m en 2,5 min., luego sedevuelve y trota
100 m hacia el punto de partida enotro minuto. Preguntas: Cul es la
rapidez promedio del atletaal recorrer ambas distancias? Cul es la
rapidezmedia del atleta al recorrer los 400 metros? 27. Movimiento
de Cada Libre La aceleracin en los movimientos de cada libre,
conocida como aceleracin de la gravedad, se representa por la letra
g y toma un valor aproximado de 9,81 m/s2 (algunos usan solo el
valor 9,8 o redondean en 10). Si el movimiento considerado es de
descenso o de cada, el valor de g resulta positivo como corresponde
a una autntica aceleracin. Si, por el contrario, es de ascenso en
vertical el valor de g se considera negativo, pues se trata, en tal
caso, de un movimiento decelerado. 28. Para resolver problemas con
movimiento de cadalibre utilizamos las siguientes frmulas: Algunos
datos o consejos para resolver problemas de cada libre: Recuerda
que cuando se informa que Un objeto se deja caer la velocidad
inicial ser siempre igual a cero (v0 = 0). En cambio, cuando se
informa que un objeto se lanza la velocidad inicial ser siempre
diferente a cero (v0 0). 29. Ejercicio 1 Desde la parte alta de
este moderno edificio se deja caer una pelota, si tarda 3 segundos
en llegar al piso cul es la altura del edificio? Con qu velocidad
impacta contra el piso?Paso 1, calculando Vf : 30. Paso 2,
calculando h : Respuesta: La pelota se deja caer desde una altura
de 44,15 metros e impacta en el suelo con una velocidad de 29,43
metros por segundo. 31. A aceleracin (a) se define matemticamente
como:variacin de la velocidada = intervalo de tiempo transcurridovf
vivelocidad final velocidad iniciala = tf titiempo final tiempo
inicial 32. kg 33. Problemas1) Un cohete parte del reposo con
aceleracin constantey logra alcanzar en 30 s una velocidad de 588
m/s.Calcular:a) Aceleracin.b) Qu espacio recorri en esos 30 s? 34.
Datos: v0 = 0 m/s vf = 588 m/s t = 30 s Ecuaciones: (1) vf = v0 + a
t (2) x = v0 t + a t /2 a) De la ecuacin (1): vf = v0 + a tvf = a
ta = vf/t a = (588 m/s)/(30 s)a = 19,6 m/s 35. Problema N2 Un mvil
que se desplaza con velocidad constante aplica los frenos durante
25 s y recorre 400 m hasta detenerse. Calcular: a) Qu velocidad
tenia el mvil antes de aplicar los frenos? b) Qu desaceleracin
produjeron los frenos?. 36. Problema N3 Cunto tiempo tardar un mvil
en alcanzar una velocidad de 60 km/h, si parte del reposo
acelerando constantemente con una aceleracin de 20 km/h ? 37.
Problema N4 Un mvil parte del reposo con una aceleracin de 20m/s
constante. Calcular: a) Qu velocidad tendr despus de 15 s?. b) Qu
espacio recorri en esos 15 s?.
