1 FUERZA: Toda causa capaz de modificar el estado de reposo o

TEMA: LAS FUERZAS
F
U
-
CONCEPTO
ELEMENTOS
REPRESENTACIÓN
E
-
EFECTOS
-
MEDIDA
UNIDADES DE FUERZA. EQUIVALENCIAS
R
Z
- ESTÁTICO: DEFORMACIONES - DINÁMICO: MOVIMIENTOS
A
- MISMA DIRECCIÓN
S
- SISTEMAS DE FUERZAS
- PARALELAS
PLÁSTICAS
ELÁSTICAS
- MISMO SENTIDO
- SENTIDO CONTRARIO
- MISMO SENTIDO
- SENTIDO CONTRARIO. PAR DE FUERZAS
- ANGULARES O CONCURRENTES
FUERZA: Toda causa capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de los cuerpos o de deformarlos
ELEMENTOS: - PUNTO DE APLICACIÓN: Lugar donde se aplica la fuerza
- DIRECCIÓN: Línea en la que se encuentra la fuerza
- SENTIDO: Orientación de la fuerza
- MÓDULO O INTENSIDAD: Valor de la fuerza
REPRESENTACIÓN: Las fuerzas se representan con vectores (segmento orientado)
Módulo o intensidad
Punto
de
aplicación
Dirección
Sentido
EFECTOS
 ESTÁTICO: Son las deformaciones (cambio de forma)
a) PLÁSTICAS: El cuerpo no recobra la forma primitiva el cesar la fuerza. Ej: plastilina, arcilla.
b) ELÁSTICAS: El cuerpo recobra la forma primitiva al cesar la fuerza. Ej.: goma, muelle, globo
Pueden ser por: - alargamiento o tracción (estirando)
- torsión o retorcimiento (retorciendo)
- compresión o compresibilidad (comprimiendo)
- flexión (doblando)
 DINÁMICO: Son los movimientos
MEDIDA DE FUERZAS; Las fuerzas se miden con el dinamómetro.
El dinamómetro se fundamenta en la ley de Hooke: “Las fuerzas y las deformaciones producidas en un cuerpo
elástico son directamente proporcionales”
F
L
F F´
F

 K ; permutando los mediosresulta : 
K ;
K
(N/m)
F´ L´
L L´
L
SISTEMAS DE MEDIDA
M.K.S. (S.I.)
C.G.S. (CEGESIMAL)
TERRESTRE (TÉCNICO)
LONGITUD
Metro
Centímetro
Metro
MAGNITUDES FUNDAMENTALES
MASA
TIEMPO
Kilogramo
Segundo
Gramo
Segundo
u.t.m.
Segundo
1
UNIDADES DE FUERZA:
M.K.S.
C.G.S.
TERRESTRE
Newton (N)
Dina
Kilopondio (Kp)
Estas unidades se definirán más adelante
X 9,8 x 10
EQUIVALENCIAS:
1 Kp = 9´8 N
5
1 N = 10 dinas
5
1 Kp = 9,8 · 10 dinas
5
X 9,8
Kp
X 105
N
dina
5
: 9,8
: 10
5
: ( 9,8 x 10 )
SISTEMAS DE FUERZA: Son las fuerzas que actúan sobre un cuerpo
 COMPONENTES: Cada una de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo
 RESULTANTE: Fuerza que equivale y sustituye a las componentes
 EQUILIBRANTE: Fuerza que anula a la resultante
A) FUERZAS DE LA MISMA DIRECCIÓN Y DEL MISMO SENTIDO
La resultante es otra fuerza de la misma dirección y sentido de las componentes y su intensidad es igual a la
suma de las intensidades de las componentes
F2
F1
R = F 1 + F2
B) FUERZAS DE LA MISMA DIRECCIÓN Y SENTIDO CONTRARIO
La resultante es otra fuerza de la misma dirección de las componentes, sentido el de la mayor y su intensidad
es igual a la diferencia de las intensidades de las componentes
F1
F2
R = F2 - F1
C) FUERZAS PARALELAS DEL MISMO SENTIDO
La resultante es otra fuerza paralela a las componentes, sentido el de las componentes y su intensidad es
igual a la suma de las componentes
Para hallar gráficamente la resultante:
1.- Trasladamos la componente mayor sobre la menor
2.- Trasladamos la componente menor sobre la mayor
invirtiéndola
3.- Unimos los extremos de las fuerzas trasladadas
4.- El punto de aplicación se encuentra donde la recta
que une los extremos de las fuerzas trasladadas corta a la recta que une los puntos de aplicación
dd
F1
En este sistema de fuerzas se cumple que: F1 · d = F2 · d´
d´
F2
R = F1 + F2
2
D) FUERZAS PARALELAS DE SENTIDO CONTRARIO
La resultante es otra fuerza paralela a las componentes, sentido el de la mayor y cuya intensidad es igual a la
diferencia de las intensidades de las componentes
Para hallar gráficamente la resultante:
Se sigue el mismo proceso que en el caso
anterior
1.- Trasladamos la componente mayor sobre
la menor
2.- Trasladamos la componente menor sobre
la mayor invirtiéndola
3.- Unimos los extremos de las fuerzas trasladadas
4.- El punto de aplicación se encuentra donde
la recta que une los extremos de las fuerzas trasladadas corta a prolongación de la
recta que une los puntos de aplicación
F1
F2
F1
d
d´
F2
R = F2 - F1
En este sistema de fuerzas se cumple que: F1 · d = F2 · d´
E) PAR DE FUERZAS
Es un caso particular de las fuerzas paralelas de sentido contrario en el que las dos compentes son iguales.
La resultante el nula y produce un efecto de giro o rotación
Par de fuerzas
R=0
Efecto: giro
F2
F1
F) FUERZAS ANGULARES O CONCURRENTES:
Se llaman fuerzan angulares porque forman ángulo y concurrentes porque sus puntos de aplicación concurren
(coinciden en un punto)
CASOS: 1.- Cuando son dos las componentes (PARALELOGRAMO DE FUERZAS)
F1
La resultante es la diagonal que pasa por el punto de aplicación de las componentes
R
F2
2.- Cuando son más de dos las componentes (POLÍGNO DE FUERZAS)
F3
F2
F1
F2
F1
F4
F2
F3
F3
R
F4
F4
3.- Cuando son dos las componentes y forman ángulo recto:
La resultante se puede hallar numéricamente aplicando el teorema de Pitágoras
R
F1
F2
R  F12  F22
F1
F2
3
ACTIVIDADES TEMA : FUERZAS
CUESTIONES:
1.- ¿Qué tienes que hacer para doblar un alambre, estirar un muelle o poner un cuerpo en movimiento?
2.- Define la magnitud empleada en el ejercicio anterior
3.- Los efectos que reciben las fuerzas ¿qué nombres reciben?. Indica cuál es cada uno de ellos
4.- Aplicamos una determinada fuerza a un cuerpo. Nombra los factores de los que depende el efecto que produce
5.- Representa gráficamente una fuerza e indica en la figura todos sus elementos
6.- Completa:
 El punto “donde” se aplica la fuerza es …..
 La recta “ por donde” va la fuerza es ….
 El lugar “hacia donde” va la fuerza es …
 El valor de la fuerza “cuánto vale” es …
7.- Indica cuándo dos fuerzas son opuestas
8.- ¿Qué entiendes por deformación?¿Qué son sólidos rígidos? ¿Qué son sólidos elásticos?
9.- Nombra las clases de deformaciones que conozcas y qué nombres reciben los cuerpos según sea la que experimentan
10.- ¿Sabes si existe alguna relación entre las fuerzas que actúan sobre un cuerpo elástico y las deformaciones
producidas?. Escribe su enunciado y exprésala mediante una fórmula.
11.- Indica qué es un dinamómetro y en qué está basado
12.- Ventajas e inconvenientes de los dinamómetros
13.- ¿Qué entiendes por sistema de fuerzas?
14.- Sobre un cuerpo actúan dos fuerzas de la misma dirección, el mismo módulo y sentidos opuestos ¿qué le
ocurre al cuerpo? ¿qué consecuencias podemos deducir?
15.- ¿Qué entiendes por resultante de un sistema de fuerzas?
16.- ¿Qué entiendes por equilibrante de un sistema de fuerzas?
17.- ¿Cuánto vale la equilibrante de dos fuerzas iguales y opuestas? ¿Por qué?
PROBLEMAS
1.- Indica: a ) cuántos kp son 490 N, b) cuántos N son 5.000 pondios c) cuántas dinas son 25 N
d) cuántos kp son 98.000 dinas
2.- Un muelle ha experimentado un alargamiento de 8 cm al actuar sobre él una fuerza de 5 kp. ¿Qué alargamiento experimentará si aplicamos una fuerza de 7 kp?
3.- Un dinamómetro experimenta un alargamiento de 6 cm al aplicarle una fuerza de 3 kp. ¿qué fuerza habrá que
aplicarle para que el alargamiento sea 8 cm?
4.- Dos vectores de 3 y 8 cm de longitud representan dos fuerzas. Di cuál es la intensidad de las mismas si cada
2 cm representan un newton
5.- Al aplicar diversas fuerzas a un muelle se han obtenido los siguientes resultados:
Fuerzas en N
100
200
300
400
500
600
Alargamiento en mm
5
10
15
20
25
30
a) ¿Es perfectamente elástico el muelle? ¿Por qué?
b) Con los valores del cuadro anterior, haz la representación gráfica del comportamiento del muelle.
c) Calcula la elongación del muelle al aplicarle una fuerza de 350 p.
d) Calcula la fuerza que produciría un alargamiento de 27 mm
6.-¿Qué fuerza hay que aplicar a un muelle para que aumente 60 cm su longitud?
7.- Al aplicar a cierto muelle una fuerza de 3 N se ha alargado 60 cm. Halla la constante K
8.- Un resorte mide 1 m de longitud; su constante K vale 2 N/m,; se le aplica una fuerza de 5 N ¿Cuál será ahora
su longitud?
9.- Al aplicar a un muelle una fuerza de 2 N su longitud aumente 40 cm. Halla el valor de la constante
10.- Un muelle se ha estirado 50 cm al plicarle una fuerza de 5 N ¿Cuál es el valor de la constante K?
11.- Un muelle cuya K vale 6 N/m mide 120 cm. ¿Cuánto mediría al aplicarle una fuerza de 3 N?
12.- Un muelle mide 280 cm después de haberle aplicado una fuerza de 4 N; ¿Cuánto mide antes de aplicarle esa
fuerza?
13.-¿Qué peso habrá que aplicar a un muelle de 40 cm para que se duplique su longitud si la constante es de 3
N/m?
14.- Sobre un cuerpo actúan en sentido Este tres fuerzas de 5, 12 y 20 kp. Indica módulo y sentido de la resultante
18.- Halla gráfica y numéricamente la resultante y la equilibrante de un sistema de fuerzas cuyas intensidades son
6 y 8 N respectivamente y forman
a) un ángulo de 90º
b) un ángulo de 180º
c) un ángulo de 360º
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19.- Dos fuerzas paralelas de 12 y 36 Nw respectivamente, distan entre sí 14 dm. Halla gráfica y numéricamente el
valor de la resultante y su distancia a cada una de las componentes
a) cuando actúan en el mismo sentido
b) cuando actúan en sentido contrario
20.- Calcula gráfica y numéricamente la equilibrante del siguiente sistema:
F1 = 6 Kp
F2 = 78,4 Nw
20.- Tres fuerzas aplicadas a un mismo punto se equilibran, Dos de ellas valen 24 y 7 Kp respectivamente y forman ángulo recto. Determina gráfica y numéricamente la intensidad y dirección de la tercera
21.- Dos hombres sostienen un peso de 100 kp situado en una barra a 60 cm del primero y 40 cm del segundo.
Representa gráficamente el sistema y calcula el peso que soporta cada uno
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