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LAS FUERZAS Y SUS EFECTOS |
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Fuerza es todo aquello capaz de deformar un cuerpo o de modificar su estado de reposo o de movimiento.
Para que exista una fuerza es necesaria la presencia de dos cuerpos que interaccionen.
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La fuerza del palo modifica el estado de reposo de la bola. |
La fuerza del guante modifica la dirección del movimiento de la pelota. |
La fuerza del martillo deforma el cuerpo (hasta tal punto que lo rompe). |
Las fuerzas se representan mediante flechas (vectores). Los segmentos de recta indican la dirección y el extremo acabado en una punta de flecha, el sentido. En la siguiente animación, pulsando en cada uno de los botones puedes conocer los distintos componentes de un vector:
Sobre un cuerpo pueden actuar dos tipos de fuerzas: Fuerzas de contacto y fuerzas a distancia:
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Unidades de fuerza
En el Sistema Internacional, la unidad de fuerza es el newton (N).
Se llama Peso de un cuerpo a la fuerza de atracción que ejerce sobre él la gravedad terrestre.
Cuanto mayor sea la masa de un cuerpo, mayor será la atracción que ejerce sobre él la gravedad terrestre y, por tanto, también será mayor su peso. Por tanto, el peso de un cuerpo es directamente proporcional a su masa.
P = m·g (P = Peso, m = masa, g = aceleración de la gravedad).
Masa y peso
La masa de un cuerpo no debe confundirse con su peso. La masa depende de la cantidad de materia que tiene el cuerpo y es constante, no depende de dónde esté. Se mide con una balanza.
El peso de un cuerpo varía con la gravedad, a mayor gravedad, mayor peso. No es lo mismo el peso en la Tierra que el peso en otro planeta. Se mide con un dinamómetro.
Calcula tu peso en otros planetas
3.- Las fuerzas producen deformaciones
Uno de los efectos que producen las fuerzas sobre los cuerpos son las deformaciones. Los sólidos se clasifican en dos grupos: deformables y no deformables.
- Sólidos deformables: Son aquellos que se deforman al aplicarles una fuerza. Se clasifican en dos grupos:
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Cuerpos plásticos: Se deforman por la acción de una fuerza y no recuperan su forma inicial al dejar de actuar dicha fuerza. Ejemplos: Plastilina, cera, manteca, etc.
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Cuerpos elásticos: Se deforman por la acción de una fuerza pero recuperan su forma inicial cuando deja de actuar la fuerza. Ejemplos: Gomas elásticas, muelles, etc.
- Sólidos no deformables: Se llaman también sólidos rígidos. Si las fuerzas que actúan son muy grandes, se pueden romper, produciéndose una ruptura o fractura.
Cuando las rocas se fracturan en el interior de la Tierra por efecto de grandes presiones, se originan los terremotos, que pueden resultar muy destructivos.
4.- Las fuerzas producen movimiento
Las fuerzas son capaces de cambiar la posición de un cuerpo, de moverlos.
Movimiento: Un cuerpo se mueve cuando, al actuar sobre él una fuerza, cambia de posición respecto a un punto de referencia que consideramos fijo.
Cualquier cuerpo en movimiento se denomina Móvil.
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5.- Posición, espacio recorrido y desplazamiento
Posición: Es la distancia desde donde está al punto al sistema de referencias usado para estudiar el movimiento.
Trayectoria: Es la línea que describe un móvil en su movimiento. Si la trayectoria es una línea recta, el movimiento es rectilíneo y si es una curva, es curvilíneo.
Espacio recorrido: Es la distancia que recorre un móvil medida sobre la trayectoria.
Desplazamiento: Distancia, medida en línea recta, que une dos posiciones distintas de un móvil.
Pincha aquí para ver Trayectoria y Posición
Velocidad: Es la magnitud que nos informa de la rapidez con la que se mueve un cuerpo.
Velocidad media: Es la medida del espacio recorrido entre el tiempo empleado para hacerlo.
| Matemáticamente, esta relación se expresa de la siguiente forma: vm = s / t donde: |
Pulsando este botón tendrás una pequeña calculadora con la que hallar la velocidad media de un movimiento, sólo tienes que introducir los valores del espacio y del tiempo y obtendrás los valores de la velocidad media en m/s y en km/h
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vm es la velocidad media (se mide en "metros por cada segundo", m/s en el S.I.). También se mide, con mucha frecuencia, en km/h s es el espacio recorrido (se mide en "metros", m en el S.I.) t es el tiempo empleado en recorrerlo (se mide en "segundos", s en el S.I.). |
Movimiento uniforme: Es aquél en que la velocidad es constante en todo momento.
Movimiento variable: Es aquél en que la velocidad es variable.
Pincha aquí para ver Velocidad media
7.- Gráficas para representar el movimiento
Para representar adecuadamente el movimiento en una gráfica, se representa el espacio o la velocidad frente al tiempo.
Espacio-Tiempo
En el movimiento uniforme, la representación gráfica del espacio en función del tiempo es una línea recta.
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Pinchando en este botón se abrirá una aplicación con la gráfica espacio-tiempo de un movimiento uniforme. Eligiendo los valores de la velocidad (constante) y de la posición inicial podrás ver los distintos tipos de gráficas. |
Velocidad-tiempo
En el movimiento uniforme, la representación gráfica de la velocidad en función del tiempo es una recta paralela al eje de los tiempos.
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Pinchando en este botón se abrirá una aplicación con la gráfica velocidad-tiempo de un movimiento uniforme. Eligiendo los valores de la velocidad (constante) podrás ver los distintos tipos de gráficas. |
Se realiza Trabajo cuando un cuerpo se desplaza por la acción de una fuerza que actúa, en su totalidad o en parte, en la dirección del movimiento.
W = Fd * d
W: Trabajo (se mide en julios, J)
Fd: Fuerza que actúa en la dirección del movimiento (se mide en newtons, N)
d: Distancia recorrida bajo la acción de la fuerza (se mide en metros, m).
Julio: Es el trabajo realizado por un cuerpo que, sometido a una fuerza de 1 N, se desplaza 1 m en la misma dirección de la fuerza.
Para que se realice un trabajo físico se debe producir un desplazamiento mientras actúe la fuerza.
Potencia
La potencia mide la relación entre el trabajo realizado (W) y el tiempo empleado en hacerlo (t):
P = W / t
P: Potencia (se mide en vatios, W)
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Pulsando este botón tendrás una pequeña calculadora con la que hallar el Trabajo y la Potencia, sólo tienes que introducir los valores de la fuerza que actúa en la dirección del movimiento, del desplazamiento recorrido y del tiempo y obtendrás los valores del Trabajo en J y de la Potencia en W. |
Las máquinas simples son dispositivos usados para facilitar el trabajo.
10.- Otra forma de definir la energía
Energía: Es la capacidad que tienen los cuerpos para realizar un trabajo. Se mide en julios (J).