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Fuerzas y equilibrio




Enviado por Pablo Turmero



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    – Llamamos fuerza a la interacción entre dos objetos, que puede ejercerse estando éstos en contacto o a distancia, y que produce en los objetos que la soportan tres posibles efectos:
    (a) hacerlos pasar del reposo al movimiento;
    (b) cambiar su velocidad, aumentando o disminuyendo su valor, o cambiando su dirección o
    (c) deformarlos.
    – La fuerza es una magnitud vectorial, esto significa que para describirla hay que informar de su intensidad o módulo, su dirección, su sentido y del punto de aplicación sobre el objeto. Las magnitudes que no necesitan para ser definidas más que su módulo o valor numérico, acompañado de las unidades de medida, se denominan escalares.
    – La unidad internacional de fuerza es el newton (1N)
    – Las fuerzas siempre actúan a pares: como son la consecuencia de la interacción entre dos objetos, cada uno de ellos soporta una fuerza igual y de sentido contrario a la que ejerce sobre el otro.
    – Algunos tipos de fuerzas que pueden observarse con frecuencia son:
    (a) La fuerza de rozamiento: es una fuerza de contacto que surge cuando se intenta deslizar un cuerpo sobre otro, y mientas están deslizando. Su dirección es la de la superficie de deslizamiento y su sentido es siempre opuesto al movimiento.
    (b) El peso o fuerza de gravedad: la ejerce entre la Tierra sobre todos los cuerpos que están bajo su influencia.
    (c) Las fuerzas electrostáticas entre cuerpos cargados eléctricamente, las magnéticas entre cuerpos que están imantados y las electromagnéticas entre corrientes e imanes.

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    Ayuda
    – Si sobre un objeto actúan varias fuerzas, éstas pueden sustituirse por una sola fuerza que produzca el mismo efecto que todas ellas juntas. A esa fuerza se le denomina fuerza equivalente o resultante, y el modo de calcularla es “sumar fuerzas”, aunque se trata de una suma vectorial, diferente a la suma algebraica estudiada hasta ahora. Los casos posibles son:
    (a) las fuerzas están alineadas (misma dirección): el módulo de la resultante se obtendrá sumando o restando los módulos de las fuerzas, según tengan éstas sentidos iguales o distintos. La dirección de la resultante será la misma que para todas y el sentido coincidirá con el de las fuerzas, si son del mismo sentido, o con el de la fuerza de mayor valor, si son de distinto sentido.
    (b) las fuerzas son concurrentes (distinta dirección): la resultante deberá calcularse aplicando la regla del paralelogramo, utilizando después el cálculo geométrico o haciendo uso de una escala para determinar el módulo de la resultante.
    – Si el objeto sobre el que actúa una fuerza resultante tiene la libertad de girar en torno a un punto o a un eje, entonces medimos el efecto giratorio de esa fuerza mediante una magnitud que denominamos momento de la fuerza. Es una magnitud vectorial, cuyo módulo se calcula multiplicando el valor de la intensidad de la fuerza por la distancia perpendicular de ésta al eje de giro, y su sentido será positivo o negativo según provoque un giro en el sentido de las saetas del reloj o en sentido contrario. El momento de la fuerza se mide en “newton multiplicado por metro” (1N.1m)
    M=F.d
    -Para que un objeto está en equilibrio, son necesarias dos condiciones:
    (a) la resultante de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo debe ser cero;
    (b) la suma de los momentos que producen giro, respecto a un punto, en el sentido de las agujas del reloj es igual a la suma de los momentos que producen un giro en el sentido contrario.
    -Un objeto es más estable (tiende a posiciones de equilibrio) si la vertical de su peso cae dentro dela base sobre la que se apoya. En caso contrario, el momento asociado al peso tiende a volcarlo.

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    Clasifica las magnitudes siguientes como escalares o vectoriales: aceleración, velocidad, temperatura, peso, masa y volumen.
    1.
    (Gp:) MAGNITUDES VECTORIALES

    Velocidad
    Peso
    Aceleración
    (Gp:) MAGNITUDES ESCALARES

    Masa
    Temperatura
    Volumen
    (Gp:) Piensa para qué magnitudes se necesita informar de la dirección y el sentido y para cuáles no.

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    Señala las diferentes fuerzas de rozamiento que actúan sobre un coche que se mueve por una carretera plana. ¿Cuáles de estas fuerzas de rozamiento facilitan el movimiento? ¿cuáles lo dificultan?. ¿Cómo se pueden aumentar las primeras? ¿Cómo se pueden evitar o, al menos, reducir las segundas?
    2.
    (Gp:) La fuerza de rozamiento con el aire, dificulta el movimiento del coche.

    (Gp:) Puede reducirse dando al coche una forma más aerodinámica.

    (Gp:) La fuerza de rozamiento del suelo sobre las ruedas empuja al coche hacia delante, excepto cuando frena. Es igual y de sentido opuesto a la fuerza que hacen las ruedas sobre el suelo ya que al rodar lo empujan hacia atrás.
    (Gp:) Puede aumentarse utilizando motores de más potencia y mejorando
    la adherencia de los neumáticos.

    (Gp:) Fuerza de rozamiento con el aire.

    (Gp:)

    (Gp:) Fuerza de rozamiento del suelo
    sobre las ruedas.

    (Gp:) Fuerza de rozamiento de las ruedas sobre el suelo, ya que las fuerzas siempre actúan por parejas.

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    Intenta explicar los hechos que aparecerán en pantalla, aplicando lo que has aprendido sobre la fuerza de rozamiento.
    3.
    (Gp:) Las naves espaciales se calientan mucho cuando vuelven a la Tierra.

    (Gp:) Es más difícil empujar una barca en la playa que en el mar.

    (Gp:)
    Cuando una nave espacial regresa a la
    Tierra, adquiere una gran velocidad.
    La fuerza de fricción con la atmósfera
    es muy elevada y la nave
    se calienta mucho.

    (Gp:) Las fuerzas de rozamiento que se oponen
    al movimiento son mayores
    en la arena que en el mar.

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    Intenta explicar los hechos que aparecerán en pantalla, aplicando lo que has aprendido sobre la fuerza de rozamiento.
    4.
    (Gp:) Es difícil encender una cerilla en una superficie lisa.

    (Gp:) Es difícil andar sobre hielo.

    (Gp:) La fuerza de rozamiento entre los zapatos y el suelo es la que nos permite andar. En el hielo esta fuerza
    es muy débil, hay poca adherencia entre las superficies y se hace difícil andar. Los animales que habitan zonas heladas, (osos, renos..) tienen las extremidades adaptadas para superar esta dificultad.

    (Gp:) Las fuerzas de rozamiento provocan un aumento de temperatura en los cuerpos sobre los que actúan. En una superficie lisa la fuerza de fricción que actúa al rozar la cerilla no es lo suficientemente grande como para aumentar la temperatura del fósforo de la cerilla hasta hacerlo arder.

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    Es muy importante para circular con seguridad en carretera, mantener siempre los neumáticos en perfectas condiciones. ¿Qué aspectos de un neumático hay que vigilar y por qué?
    5.
    Un punto muy importante de la seguridad del vehículo es su"conexión" con el suelo.
    Los neumáticos son los encargados de asegurar en todo momento el agarre del vehículo al suelo.
    Este agarre se consigue con el rozamiento entre la superficie del suelo y la banda de rodadura del neumático.
    La fuerza de rozamiento depende del estado del suelo, de la profundidad del dibujo y de la presión de inflado.
    Además, el dibujo, en caso de suelo mojado, permite expulsa el agua de la superficie del neumático.

    VIGILAR
    ESTADO DEL DIBUJO
    PRESIÓN DE INFLADO

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    Un jugador de balonmano lanza la pelota que sigue una trayectoria como la de la figura. Dibuja la fuerza o fuerzas que actúan sobre la pelota razonando las respuestas:(a) en el momento de lanzar;(b) en el aire.
    (Gp:) Fuerza de impulso
    de la mano

    (Gp:) Peso

    (Gp:) Fuerza de rozamiento con el aire

    1
    2
    (Gp:) Los objetos que actúan sobre la pelota son
    El jugador y la Tierra
    La Tierra y el aire
    (Gp:) 1
    (Gp:) 2

    6.

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