IDEAS CLARAS
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159_190_10375D.qxp:- 02 16/3/11 11:53 Página 162 LAS FUERZAS Y SUS EFECTOS RESÚMENES Rs-02 IDEAS CLARAS CONCEPTO DE FUERZA Y SUS EFECTOS Fuerza: es toda causa capaz de deformar un cuerpo (efecto estático) o de modificar su estado de reposo o movimiento (efecto dinámico). Su unidad en el SI es el newton, N. En todo cuerpo elástico se cumple que la deformación producida es directamente proporcional al valor de la fuerza que origina tal deformación. F=k·x LEY DE HOOKE donde x es el alargamiento (medido en metros) y k es la constante de proporcionalidad, diferente para cada muelle, según las características del mismo. Las fuerzas son magnitudes vectoriales, y para definirlas se debe conocer: • Módulo: el valor de la intensidad de la fuerza. CARÁCTER VECTORIAL DE LAS FUERZAS • Punto de aplicación: el punto del cuerpo sobre el que se ejerce la fuerza. • Dirección: la recta sobre la que actúa la fuerza. • Sentido: la orientación sobre dicha recta. Para representar gráficamente una fuerza se dibuja un vector cuya longitud o módulo sea igual al valor de la fuerza y cuya dirección y sentido coincidan con los de la fuerza que simboliza. FUERZA RESULTANTE Fuerza resultante, R, es una fuerza cuyo efecto es el mismo que el que conseguirían varias fuerzas juntas. Para hallar esta fuerza resultante se utiliza el método de composición de fuerzas. Fuerzas de la misma dirección y del mismo sentido → F1 La fuerza resultante, R, está definida por: → F2 • El punto de aplicación, la dirección y el sentido son los mismos que los de las fuerzas componentes. → → → R = F1 + F2 • El módulo se calcula sumando los módulos de las fuerzas componentes. → → F1 = 2 N; F2 = 4 N → → → → R = F1 + F2 ⇒ R = 6 N Fuerzas de la misma dirección y sentidos opuestos → → F1 F2 La fuerza resultante, R, está definida por: COMPOSICIÓN DE FUERZAS CONCURRENTES • El punto de aplicación y la dirección son los mismos que los de las fuerzas componentes. → • El sentido es el de la fuerza componente mayor. • El módulo se calcula restando los módulos de las fuerzas componentes. → → R = F2 – F1 → → F1 = 2 N; F2 = 4 N → → → → R = F1 – F2 ⇒ R = 2 N Fuerzas de mismo punto de aplicación y distinta dirección Para hallar la fuerza resultante, R, de fuerzas que forman un ángulo entre sí se aplica la regla del paralelogramo. Para ello, por el extremo de cada vector componente se traza un segmento paralelo al otro vector. El punto donde se crucen será el extremo del vector resultante. → R → F1 → F2 • El punto de aplicación es el mismo que el de las fuerzas componentes. • La dirección y el sentido y el módulo los determina la diagonal del paralelogramo formado. • Si las fuerzas son perpendiculares, el módulo se calcula aplicando el teorema de Pitágoras. 162 Física y Química 4º ESO IIdeas claras → R= → R= → → F12 + F22 (2 N)2 + (4 N)2 = 4,5 N © Material fotocopiable / GELV SÓLIDOS EN EQUILIBRIO: COMPOSICIÓN DE FUERZAS 159_190_10375D.qxp:- 16/3/11 11:53 Página 163 LAS FUERZAS Y SUS EFECTOS RESÚMENES Rs-02 02 En muchas ocasiones, las fuerzas que actúan sobre un cuerpo no tienen el mismo punto de aplicación. Merece especial atención el estudio de un caso particular: las fuerzas paralelas. Fuerzas paralelas del mismo sentido → → F1 d2 ⇒ = F2 d1 → d2 → F1 → F2 F1 · d1 = F2 · d2 → → → R = F1 + F2 • El módulo es la suma de los módulos de las componentes. Fuerzas paralelas de sentido opuesto → F2 La fuerza resultante, R, está definida por: © Material fotocopiable / GELV → d1 • La dirección y el sentido son los mismos que los de las fuerzas componentes. COMPOSICIÓN DE FUERZAS PARALELAS → R = F1 + F2 ⇒ R = 6 N • El punto de aplicación se calcula gráficamente. Para ello una de las fuerzas, F1, se coloca sobre la otra fuerza y esta fuerza, F2, se sitúa opuesta a la primera fuerza. Se unen los extremos de ambas mediante una recta que cortará en un punto de la línea que une las fuerzas. Ese es el punto de aplicación. Numéricamente se calcula aplicando la regla de proporcionalidad inversa: → F1 = 2 N; F2 = 4 N La fuerza resultante, R, está definida por: • El punto de aplicación se calcula gráficamente según el procedimiento seguido en el caso anterior. Numéricamente se calcula según la regla de proporcionalidad inversa: F1 d2 ⇒ = F2 d1 → → → R = F2 – F1 F1 · d1 = F2 · d2 d1 → • La dirección es la misma que la de las fuerzas componentes. F1 d2 • El sentido es el mismo que el de la fuerza de mayor módulo. • El módulo es la diferencia de los módulos de las componentes. → → F1 = 2 N; F2 = 4 N → → → → R = F1 – F2 ⇒ R = 2 N Para descomponer una fuerza en dos direcciones cualesquiera, se eligen las direcciones y se trazan dos rectas a partir del origen. Por el exDESCOMPOSICIÓN tremo de la fuerza trazamos paralelas a estas DE FUERZAS dos direcciones y los puntos de corte sobre ambas direcciones dan los extremos de las fuerzas componentes. Física y Química 4º ESO IIdeas claras → → F1 R → F2 163
