Unidad “Fuerzas”
¿Qué conocemos por
fuerza?
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Fuerza Física
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Fuerza Gravitacional
4
Fuerza de voluntad
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La Fuerza
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En Física, podemos decir que:
✘ La fuerza es una magnitud vectorial.
✘ Importa hacia donde se está ejecutando la fuerza.
✘ Su unidad de medida es el Newton (N)
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En su cuaderno, mensione 6 ejemplos de aplicación
de fuerza, teniendo en cuenta el sentido que esta
tiene
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¿Si un objeto esta quieto significa que no
hay fuerzas aplicando sobre el?
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Esto se explica con el concepto de fuerza neta
✘ Fuerza Neta o Fuerza Resultante es el resultado entre las
interacciones de todas las fuerzas que se ejercen en un objeto.
Y
20 N
(+)
10 N
X
Sistema de referencia
20 N
20 N
50 N
20 N
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Calcule la fuerza neta aplicada en los siguientes casos
20 N
20 N
15 N
15 N
35 N
10 N
14 N
22 N
18 N
10 N
12 N
14 N
12 N
15 N
18 N
10 N
6N
8N
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Calcule la fuerza neta aplicada en los siguientes casos
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Efectos de la fuerza
Efectos de la fuerza
✘ Debemos tener presente que la fuerza no se encuentra por si sola en los
objetos, si no que se manifiesta cuando 2 cuerpos interactúan entre ellos.
✘ El aplicar fuerza en un objeto puede ocasionar 2 efectos: el movimiento
del objeto o la deformación del objeto.
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A diferencia de cuando el resultado final es un movimiento de un cuerpo. En
la deformación podemos encontrarnos con 2 posibles casos:
Deformación permanente: Cambio ya sea en el tamaño o forma de un
cuerpo que es sometido a una fuerza y no puede ser revertido una vez se
deja de aplicar la fuerza.
Deformación temporal: Cambio ya sea en el tamaño o forma de un
cuerpo que es sometido a una fuerza y este retorna a su forma original
una vez se deja de aplicar la fuerza.
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Fuerzas Fundamentales
Fuerzas Fundamentales
Estas fuerzas son aquellas que existen
dentro del universo y que no se
pueden explicar como las demás
fuerzas mas sencillas o comunes
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Fuerza Gravitatoria
✘ Es la fuerza de atracción que ejerce una masa sobre otra. La magnitud de
esta fuerza, depende del tamaño de la masa de quien ejerce esta
atracción.
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Fuerza Electromagnética
✘ Esta fuerza afecta a los cuerpos que estén eléctricamente cargados. Estas
cargas eléctricas hacen posible que exista atracción o repulsión de estos
cuerpos.
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Fuerza Nuclear
✘ Es aquella que está involucrada en mantener unidos los componentes de
los núcleos atómicos (protones y neutrones)
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Fuerza de estudios más comunes en
la física newtoniana.
Fuerza de Gravedad.
Fuerza Normal.
Fuerza de roce.
Fuerza de tensión.
Fuerza elástica.
Fuerza de atracción
Gravitacional
https://www.youtube.com/watch?v=lgAj325l_fo
Fuerza de atracción gravitacional (Peso)
✘ Debemos tener presente que todos los cuerpos experimentan atracción
gravitatoria. La magnitud de esta fuerza no depende del tamaño del
objeto o cuerpo, si no exclusivamente de su masa. Como el planeta Tierra
posee una masa grande, ejerce fuerza de atracción sobre aquellos
cuerpos de menor masa, esto es lo que se denominamos como peso.
✘ El peso de un cuerpo es directamente proporcional a su masa.
✘ Independiente de la ubicación del objeto o cuerpo que estemos
estudiando, el vector que representa al peso siempre estará orientado
hacia el centro del planeta.
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Fuerza de atracción gravitacional (Peso)
✘ En física, la expresión matemática que se utiliza para determinar el peso
de un cuerpo es:
Donde:
𝒑=𝒎 ∙𝒈
P : Corresponde al peso medido en Newton (N)
m : Corresponde a la masa medida en
kilogramos (kg)
g : Corresponde a la aceleración de gravedad
el cual es una constante y es propia de cada
planeta. Para el caso de la Tierra, es 9,8 m/s²
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Fuerza de atracción gravitacional (Peso)
✘ Ejemplo:
Si la aceleración de gravedad en la luna es 1,62 m/s² ¿Cuántas veces menor
será el peso de un astronauta cuya masa es de 8,0kg respecto a que si estuviera
en la Tierra?
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Fuerza de atracción gravitacional (Peso)
✘ Ejercicios
1) Calcular el peso en la Tierra de un objeto cuya masa es de 45kg.
2) El peso de un cuerpo en la Tierra es de 650N ¿Cuál es el peso de dicho cuerpo en
Marte?( g de marte: 3,7 m/s²)
3) Ordene según sus resultados de mayor a menor, el peso de un niño cuya masa es
de 5,1kg cuanto en Marte, Venus, Tierra y Júpiter (g Venus: 8,87 m/s²; g Júpiter:
24,8 m/s²)
4) Si la masa es un balón son de 70 gramos ¿ Cuál será su peso en la Tierra?
5) ¿Cual es la masa de un objeto en la Tierra, cuyo peso es de 2.570N?
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Fuerza de atracción gravitacional (Peso)
✘ Revisión en clases
1) Calcular el peso en la Tierra de un objeto cuya masa es de 45kg.
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Fuerza de atracción gravitacional (Peso)
✘ Revisión en clases
2) El peso de un cuerpo en la Tierra es de 650N ¿Cuál es el peso de dicho cuerpo en
Marte?( g de marte: 3,7 m/s²)
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Fuerza de atracción gravitacional (Peso)
✘ Revisión en clases
3) Ordene según sus resultados de mayor a menor, el peso de un niño cuya masa es
de 5,1kg cuánto en Marte, Venus, Tierra y Júpiter (g Venus: 8,87 m/s²;
g Júpiter:
24,8 m/s²)
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Fuerza de atracción gravitacional (Peso)
✘ Revisión en clases
4) Si la masa es un balón son de 70 gramos ¿ Cuál será su peso en la Tierra?
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Fuerza de atracción gravitacional (Peso)
✘ Revisión en clases
5) ¿Cual es la masa de un objeto en la Tierra, cuyo peso es de 2.570N?
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La Normal
La Fuerza Normal
Como vimos en la fuerza gravitacional, ésta siempre
nos empuja hacia el suelo o superficie en las que
nos encontremos
P
Pero ¿Si esta fuerza nos empuja
constantemente hacia abajo,
porque no nos desplazamos
hacia esa dirección?
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La Fuerza Normal
Esto se debe gracias a la fuerza Normal. La cual
es la fuerza que ejerce la superficie sobre el
cuerpo u objeto.
N
Al representar la Normal
como vector, esta siempre
tiene el sentido perpendicular
a la superficie en la que se
encuentra
P
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ACTIVIDAD EN CLASES
Represente en las siguientes situaciones el vector de fuerza de Roce.
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La Fuerza Normal
N
Debemos tener presente que en el caso de que
el objeto se encuentra en una superficie
horizontal, por lo tanto la magnitud de la
Normal, es la misma que la del Peso.
P
N
Por el contrario, si estamos en un escenario en
el cual el objeto esta en una superficie con
algún grado de inclinación, la magnitud de la
Normal será menor que la del Peso.
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La Fuerza Normal
N
Pero, si la magnitud del Peso, es mayor a
la magnitud de la Normal…
¿Por qué no existe
movimiento?
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Fuerza de Roce
Fuerza de Roce
Como la palabra dice, la fuerza de “roce” (Fr) es aquella que
opone resistencia al mover un objeto, por lo que podemos decir
que para que exista Fuerza de Roce, debe haber al menos 2 dos
superficies interactuando.
Tal como se puede apreciar en la imagen,
la fuerza de roce se opone al movimiento,
por ende cuando la representamos como
vector, esta va en sentido opuesto al
vector en donde se está aplicando la
fuerza de movimiento
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ACTIVIDAD EN CLASES
Represente en las siguientes situaciones el vector de fuerza de Roce.
F
F
F
F
F
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Fuerza de Roce
En física, la Fuerza de roce se expresa de la siguiente manera:
Donde:
Fr : Corresponde a la Fuerza de Roce (N)
Fr = 𝝁 ∙ 𝑵
µ : Corresponde al coeficiente de roce del
material
N : Corresponde a la Normal.
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Coeficiente de Roce
Fr = 𝝁 ∙ 𝑵
Tal como vimos en la fórmula, µ corresponde
al coeficiente de roce.
Pero ¿Qué es este coeficiente de roce?
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Fuerza de Roce
Podemos encontrar 2 Fuerzas de Roce diferentes
Fr.Estática: Esta aparece cuando
dos superficies en contacto
sometidas a una fuerza y sin que
halla deslizamiento entre ellas
(pueden estar estáticas o en
movimiento).
Fuerza de
Roce
Fr. Estática
Fr. Cinética
(dinámica)
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Fr.Cinética: La fuerza de roce entre
dos cuerpos en movimiento,
(siempre que exista deslizamiento
entre las superficies en contacto).
Fuerza de Roce
La expresión matemática
es la misma, lo único que
va a cambiar dependerá
de si queremos
determinar la fuerza de
roce estática o cinética
Fre = 𝝁𝒆 ∙ 𝑵
Frc = 𝝁𝒄 ∙ 𝑵
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Coeficiente de Roce
El coeficiente de roce (µ), es un valor que está determinado
según la superficie en la cual se está interactuando. Como vimos
en las fórmulas, podremos encontrar coeficientes de roce
estáticos y coeficientes de roce cinéticos.
Superficies en contacto
µe
µc
Cobre sobre acero
0,53
0,36
Acero sobre cobre
0,74
0,57
Caucho sobre concreto
1,0
0,8
Madera sobre madera
0,5
0,2
Teflón sobre teflón
0,04
0,04
Aluminio sobre acero
0,61
0,47
45
Fuerza de Roce
Ejemplo:
1. Una esfera de aluminio, de 29 N de Normal, se encuentra en
reposo sobre una placa de acero. ¿Cuanta fuerza deberíamos
aplicar a esta esfera para poder moverla?
46
Fuerza de Roce
Ejemplo:
2. Un tronco de madera de 88 kg se encuentra tendido
horizontalmente sobre una plancha de madera. ¿Cuál es la
fuerza necesaria mínima para poder mover el tronco de
madera? Una vez en movimiento ¿Cuál será la fuerza mínima a
aplicar para que siga moviéndose?
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Fuerza de Roce
Ejercicios
Determine la fuerza mínima para sacar del reposo y también para
mantener el movimiento de los siguientes casos.
1)
Un objeto de acero de 20 Kg sobre hielo
2)
Un objeto de vidrio de 52 kg sobre madera
3)
Un objeto de madera de 47 kg sobre piedra
4)
Un objeto de acero de 12 kg sobre teflón
48
µe
Materiales en
contacto
µc
Acero sobre teflón
0,04
0,04
Vidrio sobre
madera
0,2
0,25
Madera sobre
piedra
0,7
0,3
Acero sobre hielo
0,03
0,02
0
