RESUMEN MATERIA FUERZA Y MOVIMIENTO

RESUMEN MATERIA FUERZA Y MOVIMIENTO
SEGUNDO MEDIO
CINEMATICA
Sistema de
referencia
Tipos de movimiento
Conceptos básicos
rectilíneo
Referencia
Movimiento
relativo
posición
trayectoria
desplazamiento
distancia
uniforme
Uniforme
acelerado
curvilíneo
Uniforme
retardado
rapidez
velocidad
Caída
libre
Lanzamiento
Hacia arriba
Aceleración
media
Velocidad
media
Velocidad
instantánea
Glosario:
A) Descripción del movimiento
1.- Movimiento
: Cambio de posición de un cuerpo en el tiempo
2.- Sistema o marco
: punto físico de observación desde el cual se puede describir la posición y
de referencia
movimiento de un cuerpo. Conjunto de coordenadas. La Tierra es un punto de
referencia para definir los movimientos absolutos.
3.- Desplazamiento
: Cambio de posición que realiza un cuerpo respecto de un sistema de referencia
(d)
previamente elegido. Diferencia entre la posición final e inicial. Magnitud vectorial.
4.- Trayectoria
: Figura geométrica que forma el conjunto infinito de posiciones o puntos por donde
se va ubicando el cuerpo.
5.- Distancia recorrida : Camino recorrido, perímetro o longitud de la trayectoria. Magnitud escalar.
(d)
B) Rapidez y velocidad
6.- Rapidez media
:Cuociente entre la distancia o camino recorrido y el tiempo empleado en recorrerlo.
(v)
Vm = d / t
7.- Velocidad media
(v)
8.- Rapidez instantánea
:Cuociente entre el desplazamiento y el intervalo de tiempo .
Vm = d / t
: Valor de la rapidez en cualquier instante de tiempo. Magnitud escalar.
9.- Velocidad instantánea :Velocidad en un intervalo de tiempo muy pequeño. Matemáticamente cuando el
tiempo t tiende a 0. Magnitud vectorial.
10.- Aceleración media
: Cambio que experimenta la velocidad instantánea durante un intervalo de
tiempo. Matemáticamente es el cuociente entre la variación de la velocidad
instantánea y el intervalo de tiempo.
vf = velocidad final
a = v / t= vf - vi
vi = velocidad inicial
t
t = tiempo transcurrido
C) Tipos de movimiento
11.- Movimiento rectilíneo uniforme : ( M.R.U ).:
Su trayectoria es una línea recta y su velocidad permanece constante en todo el
intervalo de tiempo, es decir recorre distancias iguales en tiempos iguales.
x = posición del cuerpo en un instante t
x = xi + v*t
xi = posición del cuerpo cuando t = 0
v = velocidad del cuerpo
Gráficos:
Posición o distancia – tiempo
Velocidad – tiempo
d
v
v = pendiente = d/t
d = área bajo curva = v * t
t
t
12.- Movimiento Uniformemente Acelerado: ( M.U.A. ) y retardado o desacelerado ( M.U.R ) :
La aceleración es constante, es decir la magnitud de la velocidad aumenta
o disminuye proporcionalmente en el tiempo. Si la velocidad aumenta es
M.U.A y si la velocidad disminuye es M.U.R.
x = xi + vi*t + a*t2
vf = vi + a*t
vf2 – vi2 = 2*a*x
2
2
Graficos:
I.- M.U.Acelerado
Posición o distancia – tiempo
d
velocidad – tiempo
aceleración - tiempo
v
a
a = pendiente = v/t
d = bajo curva
t
t
t
II.- M.U.Retardado o desacelerado
d
v
a
t
t
t
13.- Caída libre
: Es aquel movimiento cuando se deja caer un cuerpo al vacío, sin fricción de cualquier
otro cuerpo y despreciando el roce con el aire, influyendo sólo la aceleración de
gravedad (g) que para alturas cercanas a la superficie de un cuerpo celeste o planeta tiene
un valor constante: En la Tierra vale 9,8 m/s2 ( aproximadamente 10 m/s2 ) y en la Luna
1,6 m/s2. En este movimiento se toma el vector aceleración de gravedad positivo hacia
abajo al igual que el desplazamiento y la velocidad. Además la velocidad inicial ( vi ) = 0.
Las formulas corresponden a las de un M.U.A., tomando en cuenta que vi = 0 y que a = g
14.- Lanzamiento vertical hacia arriba:
Si un cuerpo lo lanzamos hacia arriba la velocidad inicial vi > 0 y va disminuyendo a
medida que transcurre el tiempo, llegando a una altura máxima en un tiempo máximo y en
su velocidad final será cero ( vf = 0 ).
Las fórmulas corresponden a las de MUA teniendo cuidado que a = -g y vf =0, es decir:
h máx = vi2
2g
t máx = vi
g
B) Movimientos relativos:
Si tenemos que dos cuerpos se están moviendo, entonces uno respecto del otro tienen un movimiento
relativo . Por ejemplo si debido a la corriente de un río un bote tiene una velocidad respecto del agua
que es diferente a la que tiene respecto de la orilla (Tierra) y si navega a favor o en contra de la
corriente su velocidad neta será totalmente diferente. Así supongamos que la velocidad del agua
(corriente) respecto de la orilla sea vAO y el botero rema en el mismo sentido con velocidad vBA,
entonces la velocidad neta o resultante del bote respecto de la orilla será: V BO = VAO + VBA. Pero si
rema en contra de la corriente será: VBO =VAO - VBA .
Y si el agua esta quieta ( vAO = 0), entonces vBO = vBA.
C) Otros conceptos:
15.- Cinemática: es la parte de la mecánica que estudia las leyes del movimiento de los cuerpos, sin
considerar las causas que lo originan.
16.- Itinerario : es la posición que tiene un móvil en los diferentes tiempos.
17.- Cuerpo
: en física se refiere a cualquier objeto o ser vivo
18.- Móvil
: se denomina así a un cuerpo en movimiento.
19.- Magnitud escalar: aquella que sólo tiene módulo o tamaño. Ej: masa, temperatura, tiempo, etc.
20.- Magnitud vectorial: aquella que además del módulo tiene dirección y sentido ( longitud:
módulo ; dirección : línea ; sentido : punta de la flecha) Ej: Peso, velocidad, etc.
DINAMICA
Fuerza
Campo
gravitacional
Ley de
Gravitacion
universal
Leyes de
Kepler
Leyes de
Newton
Ley de
inercia
Ley de la
aceleración
Ley de la
acción y
reacción
Trabajo
mecánico
impulso
Energía
potencial
elástica
Energía
cinética
Cantidad de
movimiento
Conservación
de la cantidad
de movimiento
Energía
potencial
gravitatoria
Colisiones
elásticas
Energía
mecánica
Colisiones
inelásticas
Conservación de la
Energía mecánica
Fuerzas conservativas
Fuerzas disipativas
Glosario:
1.- Fuerza
: Producto de la interacción entre dos cuerpos.. Es una magnitud vectorial, es decir tiene
módulo, dirección y sentido. La unidad en el S.I. es el NEWTON. 1 N = 1 kg m/s2
2.- Fuerza Neta o :cuando sobre un cuerpo actúan varias fuerzas la combinación de ellas recibe ese nombre
Resultante
F1 = 3N
F2 = 7N
Fneta = F1 + F2 + F3 + F4 + ---Fneta = 7N + (-3N) = 4N
I.- Efectos de una fuerza: cuando actúa sobre el cuerpo puede producir: MOVIMIENTO
ACELERADO del cuerpo ; DEFORMACION TEMPORAL del cuerpo ( globo al apretarlo) y
DEFORMACION DEFINITIVA del cuerpo ( Modelar una plasticina).
3.- Equilibrio traslacional: es cuando sobre un cuerpo actúan fuerzas y se contrarrestan entre sí, es decir
parecen NO estar presentes, o sea las fuerzas se equilibran mutuamente .
F1 = 3 N
F2 = 3 N
Fneta = 0
4.- Inercia
: Tendencia de los cuerpos a MANTENER su ESTADO de REPOSO o de
MOVIMIENTO:
5.- Masa inercial o masa : Es la cantidad de materia que posee un cuerpo. También se dice que es la
MEDIDA de su INERCIA. En el S.I. se mide en Kilógramo ( 1 Kg).Se mide con la BALANZA
II.- Principios o Leyes de Newton
Galileo Galilei ( 1564-1642)al experimentar con cuerpos observó que un cuerpo después de ser
IMPULSADO se DETENIA y lo atribuyó a una FUERZA CONTRARIA al IMPULSO, que era la FUERZA
de ROCE y si esa fuerza se eliminaba el CUERPO podía seguir MOVIENDOSE INDEFINIDAMENTE.
1° Ley o Principio: DE INERCIA: El científico ISAAC NEWTON juntó los experimentos de
Galilei y estableció : todo cuerpo en reposo (v = 0 ) , o con movimiento rectilíneo uniforme ( v = cte),
mantenía ese estado a menos que se produjera un desequilibrio entre las fuerzas sobre él ( F n ≠ 0 ).
“ TODOS los cuerpos permanecen en su ESTADO de REPOSO o de MOVIMIENTO RECTILINEO
UNIFORME, a menos que actúe sobre ellos una FUERZA NETA que CAMBIE ese ESTADO”.
2° Ley o Principio: DE MASA: Relaciona la aceleración que experimenta un cuerpo con la Fuerza
aplicada sobre él y la masa que tiene dicho cuerpo.
“La ACELERACION que experimenta un cuerpo es DIRECTAMENTE PROPORCIONAL a la FUERZA
NETA APLICADA, e INVERSAMENTE PRPORCIONAL a su MASA INERCIAL”
Fneta
a = --------m
O más fácil :
F=a*m
3° Ley o Principio: ACCION y REACCION: Cuando un cuerpo actúa sobre otro aplicándole una
fuerza F1 llamada ACCION, el segundo cuerpo REACCIONA con una fuerza de IGUAL módulo y
DIRECCION pero de SENTIDO OPUESTO, F2.
6.- FUERZA DE ROCE Fr: Si una superficie es muy rugosa , a un cuerpo le es difícil deslizarse por ella,
se dice que “hay una FUERZA que se OPONE al MOVIMIENTO, y esta fuerza recibe el nombre de
FUERZA de ROCE ( Rozamiento o de Fricción).
Donde µ: Coef de roce y N: Normal
FR = µ * N
Hay dos fuerzas de ROCE: a) Roce por DESLIZAMIENTO: cuando las dos superficies en contacto les
cuesta DESLIZARSE una contra la otra y en este caso tenemos el Roce ESTATICO yel ROCE
CINETICO. El ESTATICO es cuando el cuerpo está en REPOSO y el CINÉTICO cuando esta en
MOVIMIENTO . Siempre el ROCE ESTATICO es MAYOR que el CINETICO,
b) ROCE por RODAMIENTO, en este caso el cuerpo se traslada
RODANDO y no DESLIZANDOSE . ( Ej traslado de MOAIS y de grandes piedaras en la construcción
de pirámides). Este roce es MENOR, puesto que las superficies en contacto son pequeñas.
7.- FUERZA de GRAVEDAD o PESO: (P) : “ Es la fuerza de atracción gravitatoria que ejerce un
cuerpo como la Luna o la Tierra sobre objetos o seres vivos.” O la fuerza con que la Tierra u otro cuerpo
como la Luna u otra estrella, atraen a un cuerpo hacia su centro.
m : masa del cuerpo
P = m*g
g: aceleración de gravedad del lugar ( Luna, Tierra etc)
El PESO de un CUERPO NO ES CONSTANTE, VARIA según el lugar donde esté. EJ: un astronauta
PESA MAS en la TIERRA que en la LUNA. El Peso se mide con un DINAMOMETRO ( Ley de Hooke)
y por ser una fuerza su unidad es el NEWTON. = 1 Kg- mt /seg2. Se dice que el PESO es el responsable que
los cuerpos CAIGAN. El Peso de un cuerpo sólido corresponde a la FUERZA neta o resultante de todas
las fuerzas aplicadas sobre cada molécula del cuerpo y el PUNTO de APLICACIÓN de él se llama
CENTRO de GRAVEDAD del cuerpo.
8.- IMPULSO: Los cambios en el movimiento de un objeto dependen tanto de la fuerza como de cuánto
tiempo actúa la fuerza. A la cantidad de “fuerza x tiempo” se llama IMPULSO.
I = F * Δt
Su unidad es N x seg. Es un vector
9.- CANTIDAD DE MOVIMIENTO: Todos sabemos que es más difícil detener un camión pesado que un
auto pequeño que se mueven con la misma rapidez, es decir el CAMION tiene MAS CANTIDAD de
MOVIMIENTO.
Su unidad es kg x mt/seg. Es un VECTOR.
Ρ=m*v
10.- CONSERVACIÓN de la CANTIDAD de MOVIMIENTO: cuando aplicamos un Impulso sobre un
objeto, decimos que estamos cambiando la cantidad de movimiento, pero para ello la fuerza debe ser
EXTERNA. La cantidad de movimiento ANTES y DESPUES de un CHOQUE se CONSERVA. Los
CHOQUES, COLISIONES o IMPACTOS Pueden ser: ELASTICOS ( conservan su forma) o INELASTICOS
( cuando cambian de forma, se desforman)
m1 v1 + m2 v2 = m1 v1´+ m2
v2´
Antes del choque
Después del choque
11.- TRABAJO MECÁNICO: Si aplicamos fuerza sobre un cuerpo y este se desplaza una cierta
distancia entonces decimos que se está ejerciendo un Trabajo. Se mide en Joule y es una magnitud escalar.
T=F*d
Si la fuerza y el desplazamiento tienen distinta dirección debemos tomar en cuenta la componente paralela al
desplazamieto y no la fuerza real, es decir : T = F paralela * dezplazamiento.
12. POTENCIA MECÁNICA (W): Es la “ rapidez con que se puede realizae un Trabajo mecánico”, es
decir el tiempo que se demora en realizar el Trabajo. Se mide en Watt. Y es una magnitud escalar
W=T/t
Pero como T = F * d, entonces W = F*d/t ,
o sea también :
W=F*v
13.- ENERGÍA MECÁNICA: Para poder realizar un Trabajo se necesita ENERGIA. Existen dos
tipos de energía: a) la debido a la posición del cuerpo respecto del sistema de referencia y se llama
ENERGIA POTENCIAl GRAVITATORIA (EP)
EP = P *h
EP = m g * h
O también
b) la debido a la rapidez del cuerpo, llamándose ENERGIA CINETICA ( EC) : EC = m * v 2 / 2
La Energía en general se mide en JOULE. La Energía Potencial gravitatoria y Energía cinética que tiene un
cuerpo se le llama en general ENERGIA MECANICA.
14.- PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN de la ENERGIA MECANICA: La Energía mecánica de un
cuerpo o sistema aislado permanece en el tiempo, es decir “ LA SUMA de la Energía Potencial y de la
Energía cinética es CONSTANTE”
m g * h = m v2 / 2
15. FUERZAS CONSERVATIVAS y DISIPATIVAS:
a) Se llama FUERZA CONSERVATIVA “ a la que realiza TRABAJO INDEPENDIENTE de la
TRAYECTORIA que sigue, sólo importa el DESPLAZAMIENTO. EJ : el PESO.
b) Se llama FUERZA DISIPATIVA aquella en que SI IMPORTA la TRAYECTORIA que se realice al
efectuar un TRABAJO, es decir depende del CAMINO RECORRIDO . Ej: La Fuerza de ROCE es
DISIPATIVA.