COLEGIO MONTESSORI YERPUN
7° Básico- ANTUMAPU –Ciencias Naturales
www.profejeremias.jimdo.com TALLER N°7
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“Fuerza y Movimiento 3”
Unidad: Fuerza y Movimiento
Objetivos de la Unidad
Comprender que sobre un cuerpo pueden actuar diferentes fuerzas simultáneamente.
Describir los efectos de la fuerza gravitatoria sobre cuerpos en la superficie de la Tierra y sobre los
movimientos de satélites y planetas.
Conocer y describir las características de los movimientos periódicos
TIPOS DE FUERZAS EN LA NATURALEZA
Cualquiera sea la naturaleza de la fuerza que actúe sobre un cuerpo, esta puede ser clasificada de acuerdo a la forma en
que es aplicada sobre otro cuerpo. Según esto, las fuerzas se clasifican en dos tipos: por contacto y a distancia. Observa
las fotografías: ¿qué tipo de fuerzas crees que se está ejerciendo en cada caso?
Cada vez que dos cuerpos interactúan de modo que parte de sus superficies están juntas, se dice que se ejercen fuerzas
por contacto. Por ejemplo, cuando aplicas una fuerza con tu mano para poder abrir una puerta.
Si tomas una moneda con tu mano y la sueltas, esta caerá en línea recta verticalmente hacia el suelo. Pero ¿por qué cae
si no hay ningún cuerpo en contacto directo sobre ella que la empuje hacia el suelo? La moneda caerá, es decir,
cambiará su estado de reposo al de movimiento, debido a la acción de una fuerza denominada fuerza de gravedad. Esta
fuerza, al igual que la fuerza magnética y la fuerza eléctrica, pertenece a otro tipo de fuerzas denominadas fuerzas a
distancia. Las fuerzas a distancia se producen cuando dos cuerpos interactúan el uno sobre el otro sin que exista ningún
contacto entre ellos.
En la actualidad, las interacciones o fuerzas existentes en la naturaleza se clasifican en cuatro: interacciones fuertes (al
interior del núcleo de los átomos), interacciones débiles (entre otros fenómenos son responsables de la radiactividad),
interacciones electromagnéticas (afectan a los cuerpos eléctricamente cargados) e interacciones gravitacionales
(Atracción que una masa ejerce sobre otra, y afecta a todos los cuerpos). Las menos intensas de ellas y a la vez las de
mayor alcance son las fuerzas gravitacionales, mientras que las interacciones nucleares fuertes son las de menor
alcance pero las más intensas.
La fuerza peso
Cuando lanzas con tus manos una pelota hacia arriba, esta siempre vuelve a caer, sin importar cuán fuerte la lances. ¿A
qué se debe esto? ¿Qué es lo que produce la caída de la pelota?
Como sabemos, una fuerza tiene como efecto cambiar el estado de movimiento de un cuerpo, por lo que la caída de la
pelota se debe a una fuerza. Pero ¿cuál es el cuerpo que ejerce la fuerza?
En este caso, el cuerpo que ejerce la fuerza sobre la pelota haciéndola caer, es la Tierra. ¿Ocurrirá lo mismo con otros
cuerpos al ser lanzados hacia arriba?
Nuestro planeta ejerce una fuerza sobre todos los cuerpos que están en su superficie, atrayéndolos. Esta fuerza se
conoce con el nombre de peso (corresponde a la fuerza de gravedad en la superficie del planeta).
El peso, al igual que todas las fuerzas, puede ser representado mediante un vector. Este vector tiene una dirección
vertical al lugar donde se encuentra el cuerpo, y su sentido apunta siempre hacia el centro de la Tierra.
¿De qué depende el peso de un cuerpo?
¿Qué crees que resulta más fácil, levantar una pelota de fútbol o una pelotita de plumavit?
Ciertamente es más fácil levantar una pelotita de plumavit, debido a que el peso de esta es menor que el peso de la
pelota de fútbol. Esto quiere decir que la fuerza con que la Tierra atrae a la pelota de fútbol, es mayor que la fuerza con
que atrae a la de plumavit. ¿Cuál es la diferencia entre peso y masa?
Si bien masa y peso son conceptos muy diferentes, se encuentran relacionados entre sí. El peso depende
simultáneamente de la masa que posea el cuerpo y del lugar del universo en el que este se encuentre. De esta manera,
masa y peso se vinculan a través de la relación:
Peso (N) = masa (kg) x aceleración de gravedad (N/kg)
La masa de un cuerpo no cambiará aunque este sea llevado a otros lugares del universo. El peso, en cambio,
corresponde a la fuerza con que la Tierra (u otro planeta o cuerpo celeste) atrae, en la superficie o cerca de ella, a dicho
cuerpo hacia su centro. Por ejemplo, si la masa de un cuaderno aquí en la Tierra es de 1 kilogramo; su peso es de unos
10 N. Esto se debe a que la aceleración de gravedad en la superficie de la Tierra es aproximadamente 10 m/s2. ¿Cómo
será la masa y el peso del mismo cuaderno en la Luna?
Fuerza de gravedad
En 1687, Isaac Newton enunció la ley de gravitación universal, que explica el movimiento de los astros en el universo y
muchos otros fenómenos. Newton comprobó que la fuerza que atraía a una manzana hacia el suelo era la misma que
mantenía a la Luna orbitando en torno a la Tierra.
Según esta ley, todos los cuerpos con masa en el universo se atraen unos a otros mediante la fuerza de gravedad. La
intensidad de esta fuerza depende de dos factores: la masa de los objetos y la distancia entre ellos.
La ley de gravitación universal se expresa a través de la siguiente fórmula matemática:
F = G · m1 · m2
d2
G es la constante de gravitación universal, es un valor que no cambia
en ninguna parte del Universo. Por lo tanto, la fuerza de gravedad (F)
es mayor cuando el producto de las masas de los cuerpos que
interactúan aumenta y disminuye
cuando la distancia que separa ambos cuerpos es mayor.
La masa de dos cuerpos cualesquiera del Universo se atraen con una
fuerza que disminuye con la distancia. Mientras mayor sea la masa de
los cuerpos y más cerca se encuentren el uno del otro, más intensa
será la fuerza gravitacional entre ellos.
En el caso de nuestro paneta, la fuerza de gravedad apunta hacia el centro de la Tierra,
por lo cual atrae los cuerpos hacia la superficie terrestre y actúa a distancia; por esta
razón, es experimentada no solo en cualquier lugar de nuestro planeta, sino que
también lejos de él.
Gravedad en el espacio
Las millones de estrellas contenidas en nuestra galaxia interactúan entre sí mediante
fuerzas gravitacionales. Si bien las estrellas y galaxias se encuentran muy alejadas
unas de otras, la fuerza de gravedad que cada una de estas estructuras ejerce sobre
las otras es grande ya que sus masas también lo son.
La fuerza de gravedad es responsable de los movimientos que se observan en el
universo, como el movimiento de los planetas alrededor del Sol y la órbita de la Luna alrededor de la Tierra. También
permite que cientos de satélites artificiales estén, en este mismo momento, orbitando nuestro planeta.
La Luna gira alrededor de nuestro planeta empleando aproximadamente 28 días en cada vuelta. Si atas una pelota a una
cuerda y comienzas a hacerla girar circularmente sobre tu cabeza, lo que sucederá es que la pelota se ve sometida a
una fuerza dirigida hacia el centro del círculo y es la que le permite cambiar de dirección en cada instante. Sobre la mano
se experimenta una fuerza de igual magnitud pero de sentido opuesto a la de la pelota. Si imaginas que tu mano es la
Tierra y la pelota es la Luna, la tensión que ejerce el hilo sería como la fuerza de gravedad que determina la órbita lunar.
La fuerza de gravedad tiene gran influencia en la formación de estrellas a partir de las nubes interestelares y
también es responsable de los agujeros negros. Estos son cuerpos pequeños pero dotados de una masa
extraordinariamente grande, por lo que ejercen una fuerza de gravedad muy intensa sobre cualquier objeto
colocado en su vecindad, atrayéndolo hacia sí e impidiendo que este pueda escapar. De la fuerza de
gravedad ejercida por un agujero negro no puede escapar ni siquiera la luz.
Observa y analiza la siguiente tabla de datos relativos a los planetas de nuestro sistema solar. Luego, responde
en tu cuaderno las preguntas planteadas (los valores son aproximaciones a sus valores reales).
a. En un papel milimetrado, construye un gráfico de barras que permita comparar la aceleración de gravedad (g) en los
planetas, luego pégalo en tu cuaderno.
b. ¿Cuál de los planetas es el más similar a la Tierra en masa y aceleración de gravedad (g)? Justifica.
c. ¿En cuál de los planetas el peso de 1 kg de harina será el mismo que en la Tierra?
2. Observa el siguiente esquema, que es una representación a escala de cuerpos en el espacio.
Luego responde en tu cuaderno.
Considerando los valores de masa y distancia entre los cuerpos:
a. ¿Entre qué cuerpos existe mayor fuerza gravitacional? Explica.
b. ¿Entre qué cuerpos existe menor fuerza gravitacional? Explica.
¿Por qué crees que es necesario hacer un esfuerzo para mover las
cajas?
En las zonas de contacto entre la caja y el suelo, aparece una fuerza que se
opone al movimiento, por eso se debe hacer un esfuerzo para vencerla. Esa
fuerza se llama fuerza de roce o fricción. La fuerza de roce es responsable de
que los cuerpos reduzcan la rapidez con que se mueven y lleguen incluso a
detenerse.
Fuerza de roce deslizante
Este tipo de roce se presenta cuando dos superficies sólidas se deslizan una sobre la otra. Depende de las sustancias de
las que están hechos los objetos que se ponen en contacto; mientras más rugosas sean las superficies, mayor será la
intensidad de la fuerza de roce.
Fuerza de roce rodante
Esta fuerza de roce se presenta cuando un cuerpo, como la rueda de un auto o de una bicicleta, gira sobre el suelo sin
resbalar. En general, esta fuerza es menor que la de roce deslizante.
Fuerza de roce viscoso
Esta es la fuerza de roce existente cuando un cuerpo sólido se mueve dentro de un fluido, como el agua o el aire.
La fuerza de roce viscoso aumenta al crecer la velocidad del movimiento del cuerpo.
Identifica los tipos de Fuerza de Roce
Reflexión Final Que aprendí?
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