Fisica Semana 5
Fisica Semana 5
Fisica Semana 5
1- La mecánica clásica solo funciona para los cuerpos macroscópicos, pues cuando tratamos de
analizar la mecánica de cuerpos tan pequeños como un átomo, o incluso más pequeños, nos
encontramos con que estos presentan comportamientos sumamente raros, que no puede
predecir la mecánica clásica; para estos fenómenos cuánticos existe una rama de la física
llamada Mecánica Cuántica.
2- Otra situación en la cual la mecánica clásica no funciona, es cuando los cuerpos adquieren
velocidades cercanas a la de la luz, pues bajo estas condiciones se observan unos fenómenos
llamados ''relativistas'', y que no pueden ser comprendidos más que por un campo de estudio
de la física moderna, la Relatividad.
La Cinemática es una rama de la Mecánica Clásica dedicada al estudio del movimiento de los
cuerpos, sin tomar en consideración las causas que provocan dicho movimiento. Es decir, la
cinemática sirve para responder la pregunta de ¿Como se mueve un cuerpo?, mas no ¿Porque se
mueve dicho cuerpo? Se podría decir que la cinemática se dedica a ''describir'' el movimiento,
pero no nos dice porque el cuerpo se mueve.
La Dinámica es la rama de la Mecánica Clásica dedicada al estudio de las causas que provocan el
movimiento de los cuerpos, y a la evolución que sufre el estado de movimiento de dicho cuerpo.
Es decir, podríamos decir que, a diferencia de la cinemática, la dinámica si nos responde la
pregunta de ¿Porque este cuerpo se mueve?
2.Define con tus palabras que es masa y cuáles son sus unidades.
La fuerza que actúa sobre un objeto de masa m es igual a la variación del momento lineal (o
cantidad de movimiento) de dicho objeto respecto del tiempo. La unidad de fuerza en el Sistema
Internacional (SI) es el newton, de símbolo N.
4.Define que es un Newton, una dina y describe la relación entre estas dos unidades.
Newton:
Unidad de fuerza del Sistema Internacional, y es equivalente a la fuerza necesaria para producir
una aceleración (a) de 1 m/s² a un cuerpo que tiene una masa (m) de 1 kg; el símbolo con que
represente es: N
1 N = (1 kg) (m/s²)
Dina
Unidad de fuerza en el sistema cegesimal que equivale a la fuerza necesaria para comunicar a la
masa de un gramo la aceleración de un centímetro por segundo al cuadrado.
= 10⁻⁵ kg m / s² = 10⁻⁵ N
1 Dina = 10⁻⁵ N
1 N = 10⁵ Dina
a) Fuerzas de contacto: son aquellas en que el cuerpo que ejerce la fuerza está en contacto directo
con el cuerpo que la recibe.
Por Ejemplo: Un golpe de cabeza a la pelota, sujetar algo, tirar algo etc.
b) Fuerzas a distancia: el cuerpo que ejerce la fuerza y quien la recibe no entran en contacto
físicamente.
El ejemplo más familiar de una fuerza de este tipo es la atracción gravitatoria terrestre,
responsable de que todos los cuerpos caigan hacia el suelo. Otro ejemplo es la fuerza que un imán
ejerce sobre otro imán o sobre un clavo.
b) Fuerzas de larga duración: son las que actúan durante un tiempo comparable o mayor
que los tiempos característicos del problema de que se trate.
Por ejemplo, el peso de una persona es una fuerza que la Tierra ejerce siempre sobre la
persona. La fuerza que ejerce un cable que sostiene una lámpara, durará todo el tiempo que la
lámpara esté colgando de ese cable. La fuerza que ejerce el cable sobre un teleférico durará
mientras ahí esté.
Asimismo, las fuerzas que actúan sobre un cuerpo pueden ser exteriores e interiores.
a) Fuerzas exteriores: son las que actúan sobre un cuerpo siendo ejercidas por otros
cuerpos.
b) Fuerzas interiores: son las que una parte de un cuerpo ejerce sobre otra parte de sí
mismo.
A la atracción que ejercen entre sí dos cuerpos se le llama fuerza de gravedad, la cual se debe a la
masa que cada uno tiene, ya que entre más masa tiene un cuerpo más grande es su atracción.
La fuerza que tiene la cadera y la columna para sostener erguido el cuerpo humano se debe a
ésta.
Al levantar un objeto y lanzarlo hacia arriba irá disminuyendo su velocidad de subida hasta que
comience a caer, esto se debe a la atracción que la Tierra ejerce sobre él.
El dolor que deja en el hombro cargar una mochila pesada también se debe a ésta.
La luna se encuentra girando alrededor de la Tierra gracias a la fuerza de gravedad que el
planeta ejerce sobre ella.
El que todos los cuerpos se encuentren unidos al suelo y no salgan volando se debe a la
atracción con el centro de la tierra a causa de esta fuerza.
El fenómeno de las mareas es causado por la atracción que la luna ejerce sobre los océanos
terrestres.
La unidad de carga eléctrica elemental, es decir, la más pequeña observable, es la carga que tiene
el electrón. Se dice que un cuerpo esta cargado eléctricamente cuando tiene exceso o falta de
electrones en los átomos que lo componen.
Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o m.r u a no ser obligado a cambiar su estado por
fuerza sobre él. ejemplo se supone que la luna podría salir de línea recta pero no lo hace porque la
tierra tiene otra fuerza y se llama gravedad.
El coche que frena de manera brusca
El ejemplo más gráfico y cotidiano que explica esta ley es el movimiento que realiza nuestro
cuerpo cuando vamos en un automóvil a una velocidad constante y éste se detiene bruscamente.
De inmediato el cuerpo tiende a seguir en la dirección que llevaba el automóvil, por lo que es
lanzado hacia adelante. Este movimiento será suave si el automóvil se detiene suavemente, pero
será mucho más violento si frena de golpe.
Cuando un atleta intenta detener su carrera, le toma varios metros parar por completo, debido a
la inercia producida.
Esto se ve más claramente en las competencias de pista, como, por ejemplo, los 100 metros lisos.
Los atletas continúan avanzando mucho más allá de la meta.
9. Enuncia, interpreta y escribe las formulas que representan la segunda ley de newton o ley del
movimiento.
F = m.a
F es la fuerza.
a es la aceleración.
De allí que pueda calcularse la aceleración de un objeto aplicando la fórmula a = ƩF/m, con la
salvedad de que ƩF es la fuerza neta aplicada sobre el cuerpo. Esto significa que, si la fuerza
ejercida sobre un objeto se duplica, también lo hará su aceleración; mientras que si la masa del
objeto se duplica, su aceleración pasará a ser la mitad.
Fuente: https://concepto.de/segunda-ley-de-newton/#ixzz6Nh5afgFT
Fuente: https://www.ejemplos.co/12-ejemplos-de-la-tercera-ley-de-newton/#ixzz6Nh7knGPE
La tercera ley de Newton se puede ver por ejemplo cuando intentamos empujar a alguien
estando dentro de una pileta. Lo que nos sucederá, aún sin la intención del otro, nosotros
retrocederemos.
Al estar nadando en una pileta también se puede experimentar la tercera ley de Newton. Esto
ocurre cuando buscamos una pared y nos empujamos para obtener impulso. En este caso también
se detecta una acción y una reacción.
Fuente: https://www.ejemplos.co/12-ejemplos-de-la-tercera-ley-de-
newton/#ixzz6Nh7yUwRw
11.Enuncia, interpreta y escribe la fórmula que representa la ley gravitacional.
La ley implica que mientras más cerca y más masivos sean dos cuerpos, más intensamente se
atraerán. Como otras leyes newtonianas, representó un salto adelante en el conocimiento
científico de la época.
Sin embargo, hoy en día sabemos que, a partir de cierta cantidad de masa, esta ley pierde su
validez (en caso de objetos supermasivos), y se hace necesario trabajar con la Ley de Relatividad
General formulada en 1915 por Albert Einstein. La Ley de Gravitación Universal es entonces una
aproximación a la ley de Einstein, pero aun así es útil para comprender la mayor parte de los
fenómenos gravitatorios del Sistema Solar.
“La fuerza con que se atraen dos objetos es proporcional al producto de sus masas e
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa”.
La fórmula fundamental de la Ley de Gravitación Universal es la siguiente:
F = | (G. m1. m2) / r² |. r*
En donde:
F es la fuerza de atracción entre dos masas
G es la constante de gravitación universal (6,673484.10-11 N.m2/kg2)
m1 es la masa de uno de los cuerpos
m2 es la masa de otro de los cuerpos
r la distancia que los separa.
r* es el vector unidad que indica la dirección de la fuerza.
Fuente: https://concepto.de/ley-de-gravitacion-universal/#ixzz6Nh9x9Fiu
12.Explica y representa cada una de las fuerzas mecánicas especiales.
PESO DE UN CUERPO
El peso de un cuerpo es la fuerza que ejerce la tierra sobre los objetos, seres de la naturaleza que se
encuentran en su superficie debido a la atracción gravitacional. Se representa con la letra griega (ω)
y se calcula con la expresión ω = mg.
FUERZA DE NORMAL
Es la fuerza ejercida por una superficie
sobre los cuerpos que se encuentra
apoyados en ella. Se representa con la
letra griega (N).
FUERZA DE TENSIÓN
Es la fuerza que ejerce una cuerda, considerada de masa despreciable e inextensible, sobre un
cuerpo que está ligado a ella. Se representa con la letra (T). La tensión sale del cuerpo y viaja a
través de la cuerda.
Es la fuerza que ejerce la superficie de contacto, en sentido contrario al movimiento, sobre los
cuerpos que se muevan sobre ella. Se representa con la letra (fe). y se calcula con la
expresión fe =μN, donde μ es el coeficiente de rozamiento y N la normal. Este fenómeno se deba a
que las superficies de contacto no son perfectamente lisas, sino que presentan rugosidades que
encajan aleatoriamente entre sí, produciendo esta fuerza que se opone al movimiento. Aunque el
rozamiento disminuye notablemente el rendimiento de ciertos mecanismos como el de los pistones
de un motor, en algunas ocasiones es útil pues si no existiera la fricción varios sistemas no
funcionarían, como, por ejemplo, los frenos de los vehículos.
Fuerza de rozamiento estático: Si al intentar mover un vehículo, empujándolo, este
permanece inmóvil, se puede afirmar que la aceleración del vehículo es igual a cero, debido
a que la suma de las fuerzas que actúan sobre él es igual a cero. La fuerza F, que se ejerce
sobre él se equilibra con la fuerza de rozamiento, fr, puesto que el objeto permanece
inmóvil. A este tipo de rozamiento se le denomina fuerza de rozamiento estático fre. (fre
=μeN)
Fuerza de rozamiento cinético: Cuando una fuerza aplicada sobre un cuerpo u objeto supera
en intensidad a la fuerza de rozamiento estático, el objeto se mueve. Cuando el objeto se
encuentra en movimiento, la fuerza de rozamiento es menor que la fuerza de rozamiento
estático máximo. A la fuerza de rozamiento cuando los cuerpos se encuentran en
movimiento se le denomina fuerza de rozamiento cinético frc. (frc =μcN).
13.Representa la fuerza que se ejerce sobre cada cuerpo ilustrado en cada grafica.
Fuerza
Normal.
Peso de un
cuerpo.
Fuerzas elásticas
recuperadas.
Fuerza de
tensión. Fuerza de
fricción
a. El cuerpo se acelera
b. El cuerpo se mueve con velocidad constante
c.El cuerpo no se mueve
El cuerpo está en reposo o que el cuerpo viaja a velocidad constante
Ya que según la Segunda Ley de Newton → F = m*a
Si no existe aceleración, la sumatoria de fuerzas es igual a cero.
2. ¿Qué fuerza debe ejercerse sobre un cuerpo de 18g de masa para que se acelere razón
2m/seg2?
F=m.a
F=0.036 N
3. Una fuerza de 57 Newton actúa sobre un cuerpo y este se acelera a razón de 3m/seg 2
¿Cuál es la masa del cuerpo y cuanto se acelera si la fuerza aplicada fuera de 3,6
Newtons?
F = ma N = kg*m/s2
4. Sobre un cuerpo de 6kg de masa inicialmente en reposo actúa una fuerza de 48Newton
¿Qué velocidad llevara el cuerpo cuando a recorrido 20 metros?
Los datos que tenemos son:
vi = 0 m/s
m = 6 kg
d = 20 m
F = 48 N
vf =?
Primero calculamos la aceleración.
a = F/m
a = 48 N / 6 kg =
a = 8 m s²
Ahora calculamos la velocidad cuando haya recorrido 20 metros.
vf² = vi² + 2ad--------pero como vi = 0
vf² = 2ad
vf² = 2 (8 m/s²) (20m)
vf² = 2 (160 m/s)
vf² = 320 m/s
vf = √320 m/s
vf = 17,89 m/s
La velocidad será de 17,89 m/s
5.Sobre un cuerpo de 250 gramos actúan a la vez dos fuerzas de 3N y 5NCalcular la aceleración del
dicho cuerpo y la distancia que recorre en 10 seg. sí
6.Una motociclista cuya masa de 450kg alcanza una velocidad de 120km/h al cabo de 8seg de haber
arrancado ¿Cuál es el valor de la fuerza que ejerce?
Vo = 0 m/s
Vf = 120 Km/h = 120*1000/3600 = 33,33 m/s
Vf = Vo + at
33,33 = 0 + a * 8
a = 33,33 / 8 = 4,167 m/s2
Fuerza = masa * aceleración
Fuerza = 450 * 4,167 = 1875 N
7.Un automovilista que viaja a90km/ observa un obstáculo en la carretera a 200 m de distancia
¿Calcula la fuerza que debe ejercer los frenos del auto para que no se produzca el choque si la masa
total del auto es de 1200 kg?
El trabajo de los frenos produce una variación en la energía cinética del móvil
Si la fuerza es constante F d = 1/2 m (V² - Vo²)
Si se detiene es V = 0; 90 km/h = 25 m/s
F = - 1200 kg (25 m/s) ² / (2. 200 m) = - 1875 N
8.Tres remolcadores tiran de un barco como se indica en la figura. Calcula el valor de la fuerza
resultante que se ejerce sobre el barco y que aceleración adquiere si la masa del barco es de 215.000
gramos.
9.Sobre un cuerpo de 2Kg actúan 4 fuerzas diferentes: la primera de 20 N dirigida hacia el norte, la
segunda de 40N hacia el este, la tercera de 15N hacia el sur y la cuarta de 30N hacia el oeste.
Calcular la aceleración con la que se desplaza el cuerpo.
m = 2 Kg
F1 = 20N Norte = 20j
F2 = 40N Este = 40 i
F3 = 15N al Sur =- 15 j
F4 = 30N Oeste = - 30 i
a =?
Para resolver el ejercicio se procede a calcular la fuerza resultante o neta y luego se aplica la
segunda ley de newton y se despeja la aceleración, e la siguiente manera:
Fr = F1 + F2 + F3 + F4 = 20j + 40 i - 15 j -30i =
Fr = 10 i + 5j
Fr = m * a
a = Fr/m = (10 i + 5j) N/ 2 Kg
a = (5 i + (5/2) j) m/seg²
10.Calcula la fuerza gravitacional que se da entre dos cuerpos de 40kg y 100k que se encuentran
separados 1m
F=26,68 x 10-7 N
11. Que distancia deben separarse dos masas de 500.000 kg y de 3.000 kg para que la fuerza
gravitacional entre ellas sea de 5Newton.
La fuerza de atracción gravitatoria es F = G M m / d²
5 = 0,001 / d²
f = G m1m2
d^2
Gm1m2 = fd^2 como m1=m2
m= fd^2
G
m = 2N (3^2)
6,67x10^-11
m= 2,69x10^11
CONCLUSIONES.
Para concluir podemos destacar que las leyes de newton son muy importantes puesto que
Estas leyes son la base de la mecánica y han ayudado a entender el movimiento planetario
al combinarse con la ley de gravitación universal. Además, las leyes de Newton también
han sido determinantes para entender y explicar cómo funcionan las máquinas.
La primera ley de Newton, Ley de la inercia, nos dice que todo cuerpo está en estado de
reposo o, si está en movimiento, este es rectilíneo y uniforme. La variación de este estado
se debe a otras fuerzas ejercidas sobre él. La segunda ley de Newton, Ley de fuerza, nos
dice que el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz que se ejerce. La
tercera ley de Newton, Ley de acción y reacción, nos dice que toda acción implica una
reacción igual y contraria (un ejemplo de ello puede ser la fuerza de un coche al desplazarse
y la fuerza del aire para frenarlo).
Las leyes de Newton son tres principios que sirven para describir el movimiento de los
cuerpos, basados en un sistema de referencias inerciales (fuerzas reales con velocidad
constante).