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Sesión 09 - Fuerzas y Leyes de Newton - 12 de dic - Contenido educativo

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Subido el 12 de diciembre de 2024 por Hilario S.

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Buenas tardes a todos, vamos a ver la última parte del tema de la interacción, el tema 3 00:00:03
y hoy vamos a ver las fuerzas, todo lo que tiene que ver con fuerzas, vamos a ver las leyes de Newton 00:00:10
y vamos a hacer ejercicios que tienen que ver con todo esto, ¿vale? 00:00:19
Lo primero que tenemos que entender es qué significa que es una fuerza, ¿vale? 00:00:24
Nos dice aquí, fuerza son aquellas causas que producen cambios en el movimiento o deformaciones de los cuerpos. Es decir, para que exista una fuerza necesariamente tiene que haber algún cambio, tanto en el movimiento, ya sea en un movimiento que ya está en marcha, es decir, que se pare, o algo que está parado que empiece a moverse. 00:00:29
O por otro lado también que esos cuerpos sean deformados. Nos dice una fuerza es capaz de iniciar un movimiento, para ello habría que aplicar esa fuerza, o variar la velocidad de un móvil acelerándolo, frenándolo o deteniéndolo. También puede cambiar la trayectoria del móvil o deformar un objeto. 00:00:52
Para que se produzca una fuerza debe existir una interacción entre dos cuerpos, es decir, necesita de haber algún contacto. 00:01:14
Lo primero que tenemos que saber es que, como en todas las magnitudes que estamos trabajando durante este curso, 00:01:21
la unidad de fuerza en el sistema internacional es el newton. 00:01:28
Un newton, vamos a ver, sería lo mismo que decir kilogramo por metro partido por segundo al cuadrado. 00:01:32
Es la misma unidad, solo que esta unidad, por consenso, se le llama newton, cuya abreviatura es la n. 00:01:45
¿Vale? Newton. Por lo tanto, cada vez que veamos una N de Newton, sabremos que están hablando de fuerzas. ¿De acuerdo? Y hemos dicho que fuerza es todo aquello que es capaz de producir un movimiento, detenerlo o una deformación. 00:01:56
Todas las fuerzas vienen definidas o vienen determinadas por una serie de variables. 00:02:14
Es decir, tendremos un punto de aplicación, si vemos aquí este dibujo, será el lugar donde empezamos, donde empieza, donde aplicamos esa fuerza. 00:02:21
Esa fuerza va a tener una dirección. Todos podemos imaginar que cuando empujamos algo, lo empujamos en una dirección, cuando tiramos de algo. 00:02:30
¿Vale? El sentido, de esto ya hablamos anteriormente, es decir, mientras que la dirección marca una línea, ¿sí? Esto sería una dirección, el sentido puede ser hacia este lado o en esta misma dirección podemos aplicar este sentido. 00:02:38
¿Vale? Tenemos la misma dirección en ambos casos, pero distintos sentidos. ¿Vale? Espero que esto se entienda, si no, me lo preguntáis el próximo día. Y por otro lado, también podemos tener la intensidad, es decir, la cantidad, por decirlo de alguna manera, no es lo mismo aplicar una fuerza de un newton que aplicar una fuerza de 10 newton. Evidentemente, la fuerza de 10 newton va a ser mucho mayor. ¿Vale? 00:03:02
Todo lo que tiene que ver con fuerza fue ampliamente estudiado por Newton y no sé si más o menos sabéis de quién estamos hablando, echad un vistazo si no en internet, y se promulgaron tres leyes, las tres leyes de la fuerza que son ley de la inercia, ley del movimiento y ley de la acción y reacción. 00:03:32
Vamos a ver la primera de ellas. La ley de la inercia lo que nos dice es un poco lo que ya hemos visto, que todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sobre él actúe alguna fuerza. 00:03:54
¿Qué quiere decir esto? Que mientras que no haya ninguna fuerza, un cuerpo, si está en movimiento, va a continuar en movimiento y si está en reposo, va a continuar en reposo. Si le aplicamos un impulso, este objeto, este cuerpo, va a empezar su movimiento o si aplicamos una fuerza, va a parar o vamos a variar su velocidad, su estado de movimiento. 00:04:08
Por otro lado tenemos la segunda ley, ley del movimiento, que nos dice que el cambio de movimiento, es decir, en este caso vamos a hablar de aceleración, es proporcional a la fuerza aplicada y según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime. 00:04:36
Esto queda definido mediante una fórmula que vamos a aplicar en los ejercicios muchas veces, que es fuerza es igual a masa por aceleración. La fuerza la vamos a poner siempre en Newton, la masa la vamos a poner en kilogramos, que es la unidad del sistema internacional, y la aceleración en metros por segundo al cuadrado, ¿vale? 00:04:51
Por lo tanto, tenemos una aceleración, tenemos una masa y tenemos una fuerza. 00:05:20
Por lo tanto, la fuerza que nosotros aplicamos depende de la masa del cuerpo al objeto al que se la aplicamos 00:05:31
y de la aceleración que lleve ese objeto, ¿de acuerdo? 00:05:38
aquí nos dice lo que significa que si sobre un cuerpo actúa permanentemente una fuerza el cuerpo 00:05:43
irá aumentando su velocidad indefinidamente con una aceleración constante que depende de la masa 00:05:51
y por último tenemos ley de acción y reacción nos dice si un cuerpo ejerce una fuerza sobre 00:05:58
otro este último ejerce la misma fuerza pero de sentido contrario al primero es decir si 00:06:06
le pega una patada al balón con una fuerza, ¿vale? Ese balón de alguna manera imprime 00:06:12
una fuerza exactamente igual hacia el pie. Y esto lo entendemos perfectamente en el momento 00:06:18
en el que le pegamos una patada a una piedra, ¿verdad? Es decir, cuando nosotros le pegamos 00:06:25
una patada a una piedra, ahí perfectamente notamos la fuerza que está aplicando esa 00:06:28
piedra sobre nuestro pie, ¿vale? Entonces, llegados a este punto, vamos a imaginarnos 00:06:33
Que nos dice que tenemos un cuerpo con una masa de 5 kilogramos y este cuerpo de 5 kilogramos está acelerando con una aceleración de 10 metros por segundo. 00:06:39
Y nos dice, ¿cuál es la fuerza de este cuerpo? Pues teniendo en cuenta la fórmula que hemos dicho antes de la segunda ley de Newton, fuerza es igual a masa por aceleración, es decir, esa fuerza será igual a esos 5 kg por esos 10 m por segundo al cuadrado y esto nos va a dar 50 N. 00:06:57
Es decir, este cuerpo con esta aceleración tiene una fuerza de 50 N. 00:07:19
Vale, vamos a ver qué ocurre, es decir, porque muchas veces sobre los cuerpos pueden no estar aplicándose o actuando fuerzas, una única fuerza, puede haber distintas fuerzas. 00:07:29
Vamos a ver qué es lo que va a pasar. 00:07:42
Vamos a imaginar que tenemos un cuerpo, ¿vale? 00:07:44
Y sobre este cuerpo, vamos a poner aquí para que lo entendamos, misma dirección y sentido. Vamos a imaginar que sobre este cuerpo aplicamos una fuerza de 2 newton en sentido hacia la derecha. 00:07:48
Y al mismo tiempo aplicamos una fuerza de 5 N hacia la derecha. Como vemos, estamos en la misma dirección y también en el mismo sentido. En ese caso, la fuerza resultante será la suma, vamos a llamarla esto, fuerza 1 y a esto fuerza 2. 00:08:11
La resultante será la fuerza 1 más la fuerza 2, es decir, 5 más 2, es decir, 7 newton será la fuerza resultante. 00:08:35
Nos lo podemos imaginar si tenemos que mover un bloque de piedra y una persona aplica una fuerza, si otra persona ayuda a empujar esa piedra y lo hace en la misma dirección y sentido, las fuerzas se van a sumar y vamos a tener una fuerza mayor. 00:08:48
¿Vale? Vamos a ver el caso en el que tengamos misma dirección y sentido. Vamos a imaginar que sobre este mismo bloque una persona aplica una fuerza en esta dirección y sentido de 10 newton y otra persona aplica otra fuerza en esta dirección y sentido de 5 newton. 00:09:07
¿De acuerdo? ¿Qué es lo que va a ocurrir? Tenemos dos fuerzas que están ocurriendo en la misma dirección, pero en sentidos opuestos. Una va hacia la derecha y otra hacia la izquierda. Por lo tanto, la fuerza resultante en este caso va a ser la fuerza 1 menos la fuerza 2, es decir, 10 menos 5. 00:09:40
vamos a tener una fuerza de 5 newton 00:10:02
¿en qué sentido? vamos a ver qué fuerza es más grande 00:10:06
esta de aquí ¿verdad? por lo tanto 00:10:09
la resultante va a ser una fuerza 00:10:12
de 5 newton 00:10:15
que se va a mover en esta dirección pero 00:10:18
en este sentido, es decir, hacia la derecha 00:10:21
nos podemos imaginar el juego de la cuerda 00:10:24
¿verdad? un grupo de gente está tirando 00:10:27
en un sentido y otro en el sentido contrario. Es decir, al final 00:10:30
lo que va a ocurrir es que va a haber una resta entre las fuerzas 00:10:34
que están actuando en un sentido y las fuerzas que están actuando en sentido contrario 00:10:38
y ¿cuál va a ser la resultante? La fuerza mayor. Esa va a ser la que gane 00:10:41
y la que va a conseguir este movimiento. 00:10:45
Vamos a ver esto aquí mismo. Es decir, sobre este cuerpo 00:10:50
están actuando dos fuerzas. Una fuerza de 00:10:54
8 N hacia la derecha y otra fuerza menor de 5 N 00:10:58
hacia la derecha. Como las dos están en la misma dirección 00:11:02
y en el mismo sentido, se van a sumar. Por lo tanto, la fuerza resultante 00:11:05
va a ser la suma de ambas. 00:11:09
Vamos a imaginar que tenemos una fuerza de 5 N hacia la izquierda 00:11:14
y en la misma dirección, pero en sentido contrario, una fuerza de 8 N 00:11:18
hacia la derecha. ¿Qué es lo que va a ocurrir? La fuerza resultante va a ser 00:11:22
la resta de las dos 00:11:26
y el valor va a ser tres 00:11:27
en sentido hacia la derecha 00:11:32
que va a ser la que va a ganar, ¿vale? 00:11:34
Y llegamos a una cuestión, ¿vale? 00:11:40
Perfecto, es decir, hemos estado viendo fuerzas 00:11:43
que están en la misma dirección, pero ¿qué va a pasar cuando tengamos fuerzas 00:11:46
que no están en la misma dirección? 00:11:49
¿Vale? Vamos a utilizar 00:11:53
el método del paralelogramo. 00:11:55
Vamos a ver esto. Vamos a imaginar que sobre este cuerpo que estoy pintando aquí tenemos una fuerza de 5 N en esta dirección y sentido y una fuerza de 3 N en esta dirección y sentido. 00:11:58
Y nos dicen cómo se va a mover este cuerpo, es decir, cuál va a ser la fuerza resultante. 00:12:36
Si nos damos cuenta, la fuerza resultante de todo esto va a ser una fuerza que va a ser una combinación de ambas. 00:12:41
¿Y cómo lo vamos a hacer? Vamos a proyectar cada una de las fuerzas. 00:12:50
Es decir, la fuerza de 5 N la voy a proyectar hacia acá. 00:12:55
¿Sí? Es decir, la voy a trasladar horizontalmente hasta donde acaba la otra fuerza 00:12:59
Y voy a hacer exactamente lo mismo con la otra fuerza 00:13:06
Con la fuerza de 3 N, la voy a poner aquí 00:13:09
¿Vale? Es decir, esta es la fuerza de 3 N y esta es la fuerza de 5 N 00:13:12
¿Vale? Esta es la de 5 N y esta es la de 3 N 00:13:19
Por lo tanto, ¿veis el punto en el que se cruzan? 00:13:23
Pues desde donde partían hasta donde se cruzan, esta va a ser mi fuerza resultante. ¿Sí? Vale, perfecto. Esto sería la resolución gráfica, pero vamos a ver qué ocurre con la resolución matemática. 00:13:26
Si nos damos cuenta, realmente lo que hemos conseguido es un triángulo, ¿verdad? Un triángulo que está compuesto por la fuerza resultante, la fuerza de 3 newton y la fuerza de 5 newton. 00:13:43
Es decir, esto valdría 5 newton, esto valdría 3 newton, perdón, vamos a hacerlo así, y esto es nuestra incógnita, ¿verdad? Porque nosotros no sabemos cuánto mide esto. 00:14:02
Pero sí sabemos, por Pitágoras, ¿verdad?, que la hipotenusa al cuadrado es igual a uno de los lados al cuadrado más la suma del otro lado al cuadrado. 00:14:17
O lo que es lo mismo, la hipotenusa será igual a la raíz de la suma de los lados al cuadrado, ¿no? 00:14:37
Es decir, si resolvemos esta operación, es decir, 9 más 25 es igual a la raíz de 34. 00:14:46
Es decir, si resolviésemos con la calculadora esto, vamos a hacerlo, raíz 5,83, perfecto, pues x va a ser 5,83, es decir, la fuerza resultante va a ser 5,83 newton. 00:14:59
¿hacia dónde se va a mover este objeto? 00:15:36
pues en esta dirección, en este sentido 00:15:39
vamos a imaginar que dos personas tiramos de una mesa 00:15:40
en direcciones, es decir, que la mesa está aquí 00:15:48
y una persona tira hacia allá 00:15:52
y otra persona tira hacia allá 00:15:54
¿hacia dónde se va a mover la mesa? 00:15:55
inevitablemente se va a mover hacia allá 00:15:56
espero que esto se haya entendido 00:15:59
y por último, vamos a ver 00:16:02
aquí tenéis algunos ejercicios, practicad esto 00:16:06
Y si tenéis dudas, me escribís. Y por último vamos a ver el efecto de las fuerzas en situaciones cotidianas y de la vida real. Es decir, vamos a ver todas esas fuerzas que nos rodean. Es decir, hemos hablado de una fuerza a nivel genérico, pero vamos a tener otra serie de fuerzas en todos los objetos, que son el rozamiento, el peso, normal, tensión y fuerza elástica. 00:16:08
¿Vale? Nos dice, excepto el peso, que tiene un origen gravitatorio, es decir, el peso está condicionado por la fuerza de la gravedad, las demás fuerzas de nuestro entorno son electromagnéticas. Vamos a ver esto, vamos a ver el rozamiento. ¿Qué es el rozamiento? Pues el rozamiento no es más que esa fuerza que actúa en sentido contrario hacia donde nosotros estamos aplicando ese movimiento. 00:16:35
Es decir, vamos a verlo con un dibujo. Si nosotros aplicamos una fuerza hacia allá, inevitablemente en el contacto, vamos a poner que esto fuese el suelo, en el contacto entre el suelo y ese objeto existe una fuerza de rozamiento que se opone a nuestra fuerza. 00:17:01
Esta es la razón por la que andamos, ¿verdad? Todos hemos comprobado que cuando nos movemos sobre una pista de hielo los pies no avanzan, patinan. ¿Por qué? Porque no existe esa fuerza de rozamiento que favorece ese movimiento hacia arriba. 00:17:25
Por otro lado tenemos el peso. ¿Qué es el peso? 00:17:42
Nosotros siempre confundimos peso con masa. 00:17:46
Y esto es un error enorme. 00:17:50
Es decir, el peso es la fuerza con la que la gravedad nos atrae al centro de la Tierra. 00:17:52
Y otra cosa es la masa. La masa es la cantidad de materia que tenemos. 00:18:00
Tendemos a hablar siempre de masa como si fuese peso. Esto es un error. 00:18:07
Cuando nosotros nos subimos a nuestra báscula decimos, peso 50 kilos, esto no está bien dicho, tendríamos que decir, tengo una masa de 50 kilos, el peso es una fuerza, y la fuerza sabemos que se mide en Newton. 00:18:12
Es decir, si vamos a ver esto con un poco más de calma, una fuerza hemos dicho que es una masa por una aceleración y el peso hemos dicho que es lo mismo que una fuerza, ¿verdad? 00:18:26
Por lo tanto, si una fuerza es masa por aceleración, vamos a tener una misma masa, pero en este caso la aceleración va a ser g, es decir, la aceleración de la gravedad. 00:18:43
Es decir, si mi masa es de 50 kilos y la aceleración de la gravedad es de 9,8, mi peso será aproximadamente de unos 500 newton. Es decir, esta será mi masa y este será mi peso. 00:18:57
no sé si veis la diferencia 00:19:24
vamos a poner un ejemplo más 00:19:27
es decir, mi peso en la Tierra 00:19:29
hemos dicho que es de 500 newton 00:19:32
¿será el mismo en la Luna? 00:19:35
no, mi masa será la misma en la Luna 00:19:37
pero mi peso dependerá de la aceleración 00:19:42
de la gravedad en la Luna 00:19:45
¿de acuerdo? 00:19:47
y por último vamos a ver 00:19:49
dos fuerzas más 00:19:53
una es la normal 00:19:56
¿os acordáis cuando decíamos 00:19:58
en el tercer principio de Newton 00:20:01
ley de acción y reacción 00:20:03
si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro 00:20:07
este último ejerce la misma fuerza 00:20:09
pero de sentido contrario sobre el primero 00:20:11
pues es lo que está ocurriendo con la normal 00:20:13
¿qué es la fuerza normal? 00:20:17
Es una fuerza contraria al peso y perpendicular a la superficie de contacto. Es decir, si nosotros tenemos un libro apoyado sobre una mesa, ese libro tiene una masa. Esa masa, debido a la aceleración de la gravedad, tiene un peso. 00:20:19
y contrario a ese peso aparece otra fuerza que es la normal, ¿vale? 00:20:41
Por último tenemos la tensión y la fuerza elástica. 00:20:50
Es decir, cuando trasladamos un cuerpo y tiramos de él con cuerdas o con cables 00:20:55
o nos colgamos de ellos, se provoca una tensión, es decir, 00:21:00
si os fijáis, el peso, que ya hemos dicho que es una fuerza, 00:21:03
provoca en ese cable una tensión, ¿vale? 00:21:07
Y por otro lado, un cuerpo elástico que se deforma, por ejemplo, un muelle, tiende a recuperar su forma original ejerciendo una fuerza opuesta que lo deforma. Esta es la fuerza elástica. Aquí lo vais a ver todo muy concentrado en este coche. 00:21:11
Si nosotros vemos un coche, vamos a tener varias fuerzas. Por un lado vamos a tener la fuerza del motor, que es lo que denominamos como F. Vamos a ver esto. Por un lado tenemos la fuerza del motor, que es lo que vamos a pintar este coche como si fuese un bloque, un bloque que se va a mover. 00:21:31
¿Sí? Vale. Vamos a tener una fuerza que es la fuerza del motor, que es lo que nosotros le llamamos F. Y ya sabemos que se dependía de la masa y de la aceleración. Por otro lado vamos a tener la fuerza que ejerce la gravedad. Y esa fuerza se va a llamar P. 00:21:59
Y esa P va a depender igual de la masa de este cuerpo por la aceleración de la gravedad. Contraria a este peso vamos a tener una fuerza que vamos a llamar N, que es la fuerza contraria a SP. 00:22:20
Y por último, aquí abajo, vamos a pintar la última fuerza, que es la fuerza de rozamiento. Y es la fuerza de esta superficie que se opone al movimiento al friccionar las dos superficies. En este caso, las ruedas con el asfalto. 00:22:39
¿Sí? Vale. ¿Qué nos quedaría por ver? Por último, la fuerza centrífuga. ¿Qué es la fuerza centrífuga? Cuando en lugar de tener un movimiento rectilíneo, tenemos un movimiento curvilíneo, ¿vale? A medida que esa aceleración aumenta, vamos a ver que hay una fuerza que va hacia afuera, es decir, que nos echa hacia afuera de la curva, ¿vale? 00:22:57
Es una fuerza que tiende a sacar al vehículo de la curva y depende directamente de la velocidad o de la aceleración y de lo cerrada que sea esta curva. ¿De acuerdo? Vale, con esto acabamos el tema. Espero que todo se haya entendido, que no tengáis dudas. 00:23:24
Si tenéis dudas, me voy a dedicar la próxima semana, el martes, a las dudas de matemáticas y el jueves a las dudas de ciencias, ¿de acuerdo? 00:23:43
Para ello sería bueno que vayáis revisando, que echéis un vistazo a todo y que apuntéis todas esas dudas que os hayan podido surgir. 00:23:53
No me queda mucho más que deciros, nos vemos el próximo martes, jueves y nada, a darle duro. 00:24:03
Venga, que vaya bien, chao, chao. 00:24:09
Materias:
Ciencias
Niveles educativos:
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        • Diversificacion Curricular 1
        • Diversificacion Curricular 2
    • Compensatoria
Autor/es:
Hilario Sánchez
Subido por:
Hilario S.
Licencia:
Todos los derechos reservados
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Fecha:
12 de diciembre de 2024 - 20:18
Visibilidad:
Clave
Centro:
CEPAPUB RAMON Y CAJAL
Duración:
24′ 13″
Relación de aspecto:
4:3 Hasta 2009 fue el estándar utilizado en la televisión PAL; muchas pantallas de ordenador y televisores usan este estándar, erróneamente llamado cuadrado, cuando en la realidad es rectangular o wide.
Resolución:
960x720 píxeles
Tamaño:
41.44 MBytes

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