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PESO, NORMAL, ROZAMIENTO - Contenido educativo

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Subido el 29 de noviembre de 2021 por Mario R.

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Aquí os paso un repaso de las características generales de la estas tres fuerzas que debéis manejar muy bien.

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Hola, muy buenas a todos y a todas. 00:00:00
Bueno, voy a explicaros una cosilla muy importante 00:00:03
para poder hacer todos los problemas de dinámica, 00:00:06
que son las fuerzas que van a actuar sobre los cuerpos 00:00:07
que nosotros vamos a tener en cuenta en todos los problemas. 00:00:10
Y estas fuerzas son las siguientes, mirad, son el peso, 00:00:13
el peso ya lo conocéis del año pasado. 00:00:17
Los voy a ir poniendo aquí. 00:00:19
El peso, la fuerza normal, la fuerza de rozamiento 00:00:21
y la tensión, que esta yo creo que, no sé si la visteis el año pasado o no, 00:00:28
pero bueno, con manejar estas cuatro fuerzas bien manejadas 00:00:38
vamos a poder hacer todos los problemas si sabemos descomponer fuerzas, 00:00:42
hacemos unos dibujos decentes y aplicamos bien la segunda ley de Newton, ¿vale? 00:00:47
Bueno, entonces, vamos a empezar con el peso. 00:00:52
Os voy a recordar las cosas fundamentales de cada fuerza. 00:00:55
Esto está en el PowerPoint, pero yo creo que está bien que lo recordemos. 00:00:57
Bueno, el peso es la fuerza que actúa sobre cualquier cuerpo que está en la superficie de la Tierra. 00:01:09
Si esto es el planeta Tierra, cualquier cuerpo que esté en la superficie se va a ver atraído hacia el centro del planeta con una fuerza que es el peso. 00:01:15
Luego el peso es la fuerza que todo el planeta ejerce sobre cualquier cuerpo que está en la superficie. 00:01:27
Por eso cuando dibujamos el peso, aquí tenemos un plano horizontal, 00:01:33
cuando dibujamos el peso siempre lo pintamos en el centro de masas del cuerpo 00:01:40
y siempre lo pintamos hacia abajo, de esta manera. 00:01:46
Nunca lo pintamos ni hacia allá, ni hacia allá, ni hacia arriba, siempre hacia el centro del planeta. 00:01:49
Si tenemos que el plano, por ejemplo, fuese un plano inclinado como este, nosotros tendremos que pintar el peso desde el centro de masas, 00:01:55
que ya sabéis que es el punto donde suponemos concentrada toda la masa del cuerpo, y tiene que ir hacia el centro del planeta. 00:02:05
¿De acuerdo? Bueno, el módulo del peso ya sabéis que es m por g, ¿de acuerdo? 00:02:12
La aceleración de la gravedad, en este caso, como estamos en la Tierra, 9,8 metros partido segundo cuadrado y la masa del cuerpo, ¿vale? 00:02:19
Esto es una magnitud vectorial, ¿de acuerdo? Porque tiene una dirección y sentido. 00:02:27
Luego dirección sería, fijaos, si este es el planeta, la dirección sería, si aquí está el cuerpo, esa es la dirección de la fuerza peso y el sentido desde el cuerpo hacia el centro del planeta. 00:02:33
Bueno, ya hemos visto el peso. Os voy a recordar lo que era la fuerza normal. La fuerza normal, lo tenéis definido también en el PowerPoint, es la primera de las interacciones de contacto, porque el peso no es una interacción de contacto, como habéis visto. 00:02:45
Es una interacción a distancia. 00:03:04
Entonces, es la fuerza con la que una superficie sostiene un cuerpo 00:03:07
que se encuentra apoyado sobre ella. 00:03:13
Por ejemplo, el caso de antes, tenemos una caja o un libro 00:03:18
sobre una superficie, una mesa, por ejemplo, 00:03:21
y fijaos que yo pintaba, el peso lo pintaba ahí en el centro de masa. 00:03:27
Ese es el punto de aplicación de la fuerza peso. 00:03:31
Sin embargo, la fuerza normal es una fuerza que aplica la superficie, es decir, la propia mesa, sobre el cuerpo. 00:03:37
Y por tanto, hay que pintarla sobre el cuerpo. 00:03:44
Luego, ese sería el punto de aplicación de la fuerza normal y hacia arriba. 00:03:48
Es siempre una fuerza perpendicular, por eso se llama fuerza normal. 00:03:54
Normal ya sabes que es lo mismo que perpendicular. 00:03:59
Es una fuerza perpendicular a la superficie y cuya dirección va a ir en contra, la dirección va a ser para sostener el cuerpo. 00:04:01
Si, por ejemplo, yo en lugar de tener así el cuerpo lo tengo en un plano inclinado, la fuerza normal, evidentemente, tiene que ser perpendicular, se aplica ahí sobre el cuerpo, no la pintéis en la superficie porque la aplica en la superficie sobre el cuerpo. 00:04:10
Esta sería la fuerza normal. 00:04:29
Si fuese un cuerpo, imaginaos que estuviese en una pared móvil, 00:04:31
imaginaos que esto fuese una pared que tiene ruedas, que se puede mover hacia allá, 00:04:37
y tuviese un cuerpo aquí apoyado, ¿de acuerdo? 00:04:41
¿Cuál sería la fuerza normal? 00:04:45
Pues la fuerza normal se aplica sobre el cuerpo y es perpendicular a la superficie. 00:04:46
Imaginaos que esto fuese un carrito que se estuviese moviendo hacia allá, con una aceleración. 00:04:52
¿De acuerdo? 00:04:58
Bueno, esta es la fuerza normal. 00:04:59
Bueno, y el módulo, el módulo de la fuerza normal, ¿cuál es? Pues depende, en este caso primero de aquí va a ser, en su módulo va a coincidir con el del peso, ¿vale? 00:05:01
Bien, pero en este de aquí, el módulo, no son fuerzas de acción-reacción, solamente el módulo, sin embargo aquí, como el peso va hacia acá, ¿vale? Luego las fuerzas ya sabéis que las vais a poder trasladar, es decir, yo esta fuerza normal la puedo poner su origen en el centro de masa. 00:05:16
Porque yo la puedo trasladar, lo que no puedo hacer es rotarla, girarla, pero puedo trasladarla, ¿vale? Desde este punto hasta el centro de masas. 00:05:31
Y aquí igual, esta fuerza normal la voy a poder poner su origen en el centro de masas, para poder también sumarlo de una forma más sencilla. 00:05:39
Bien, en este caso, la fuerza normal, aquí la tenéis, su módulo no va a ser el peso, como antes, sino que va a ser la componente y del peso, ¿vale? 00:05:46
Va a ser esa de ahí. Luego, en este caso, la normal, su módulo va a ser la componente I. 00:06:00
Muy bien. Vamos a ver la siguiente de las fuerzas, que es la fuerza de rozamiento. 00:06:05
Es muy importante que sepáis dibujar bien los puntos de aplicación y cómo se aplican las fuerzas. 00:06:12
Bien. La siguiente fuerza de contacto es la fuerza de rozamiento. 00:06:18
Y aquí vamos a distinguir este año dos tipos de fuerza de rozamiento. 00:06:23
Aquí arriba, fuerza de rozamiento. 00:06:26
Bueno, la fuerza de rozamiento es una fuerza que se opone siempre al movimiento. 00:06:35
Si yo tengo un plano horizontal y tengo un cuerpo, 00:06:42
y este cuerpo se va a mover hacia acá con una aceleración A, 00:06:47
debido a una fuerza que estamos aplicando, pues por ejemplo, aquí, una fuerza F, 00:06:52
La fuerza de rozamiento es una fuerza que va a aparecer sobre, que ejerce el cuerpo sobre la superficie y que va en contra del movimiento, ¿de acuerdo? 00:06:56
Luego, esta fuerza aparece sobre la superficie, mirad como pongo el punto de aplicación en la superficie y no en el cuerpo, ¿vale? 00:07:10
esta es la fuerza de rozamiento, va hacia allá 00:07:18
entonces, por ejemplo en este caso para aplicar la fuerza 00:07:21
la segunda ley de Newton, la suma de todas las fuerzas 00:07:25
es igual a la masa por la aceleración, tendríamos hacia la derecha 00:07:32
una fuerza que es la fuerza F 00:07:36
más, y fijaos como la fuerza de rozamiento va hacia la izquierda 00:07:39
luego lo que hago es poner menos 00:07:44
la fuerza de rozamiento 00:07:47
igual a la masa del cuerpo 00:07:49
por la aceleración 00:07:52
y la aceleración va hacia la derecha 00:07:53
luego también positiva, ¿de acuerdo? 00:07:55
bueno 00:07:59
aquí vais a ver que luego quitamos la flechita 00:07:59
porque como todo el movimiento es en el eje Y 00:08:01
pues al final el resultado será 00:08:03
no sé qué, por el vector unitario Y 00:08:05
y chimpún, ya lo tenemos 00:08:07
¿de acuerdo? fijaos en el signo 00:08:09
que siempre va en contra del movimiento 00:08:11
esa fuerza de rozamiento 00:08:13
en el caso de un plano inclinado 00:08:14
Pues exactamente igual, se hace exactamente lo mismo. 00:08:16
Si yo tengo un plano inclinado así, por ejemplo, y el cuerpo va a caer en esta dirección con una aceleración hacia allá, 00:08:20
fijaos que ahora la aceleración, como mis ejes yo me los pinto aquí, acordaos que siempre tenéis que pintar los ejes 00:08:27
de manera que uno de los ejes vaya en la dirección del movimiento, en este caso es este, va a caer por su propio peso. 00:08:34
Luego, la única fuerza, voy a dibujar un poquito más claro, la única fuerza que va a actuar sobre ese cuerpo va a ser la componente X del peso. 00:08:41
Cae por su propio peso. Este sería el peso. Y aquí tengo mis ejes. Y la única fuerza que hace caer a este cuerpo va a ser P sub X. ¿De acuerdo? 00:08:50
Bien, la fuerza de rozamiento, suponiendo que este plano tuviese rozamiento, se aplica aquí, luego iría hacia atrás, esa sería la fuerza de rozamiento, que luego podéis trasladar, que es lo que hacéis seguramente en cuarto y la ponéis aquí, ¿vale? 00:09:03
Pero el punto de aplicación es ahí en la superficie. 00:09:18
Luego la ponéis aquí para poder sumarlas. 00:09:20
En este caso, la segunda ley de Newton nos quedaría de esta forma. 00:09:23
Fijaos. 00:09:27
Voy a escribirla entera y ahora la aplico. 00:09:31
Mirad, ¿qué fuerzas tenemos? 00:09:33
Pues hacia la izquierda tenemos Px, luego menos Px, 00:09:35
porque esta fuerza va hacia la izquierda, ¿vale? 00:09:38
Y hacia la derecha, en su contra, va la fuerza de rozamiento. 00:09:42
Luego ahora, esa fuerza tiene que ir con signo positivo, igual a la masa, y la aceleración, fijaos que va hacia la izquierda también, luego la aceleración, menos a. 00:09:46
Bueno, evidentemente, esto es lo mismo que poner, yo pongo los signos según los vectores, ya sabéis que me gusta hacerlo así, para que no nos equivoquemos, 00:09:58
Pero, vamos a poner aquí esto 00:10:08
Aunque ya vais a ver que los problemas luego ya no es necesario 00:10:12
Porque todos los movimientos son la misma dirección 00:10:14
Entonces, fijaos que yo he puesto los signos de los vectores 00:10:16
Pero muchos de vosotros, yo sé que lo hacéis así 00:10:22
Y decís, bueno, pues si esta fuerza va para acá, será P sub X 00:10:24
Si la de rozamiento va hacia allá, pues esta será menos FR 00:10:28
Y como la aceleración va en el sentido de P sub X, pues también positiva M por A 00:10:33
y santa espasma 00:10:38
es lo mismo 00:10:39
es exactamente la misma ecuación 00:10:41
esta la multiplico por menos uno 00:10:43
y me da la de abajo 00:10:45
lo hacéis como queráis 00:10:46
pero por favor no os equivoquéis 00:10:47
con los signos de las fuerzas 00:10:49
vale 00:10:51
habéis visto ahí en el powerpoint 00:10:51
que hay dos tipos de fuerza de rozamiento 00:10:53
una fuerza de rozamiento estática 00:10:55
y una fuerza de rozamiento dinámica 00:10:57
o cinemática 00:10:59
vale 00:11:00
bien 00:11:01
¿cuál es la diferencia entre una y otra? 00:11:01
esta es mu 00:11:03
por la normal 00:11:05
ya sabéis que el 00:11:06
el módulo de la fuerza de rozamiento es mu por la normal 00:11:07
y esta es mu por la normal 00:11:10
con la diferencia de que este es el coeficiente de rozamiento estático 00:11:13
y este es el coeficiente de rozamiento dinámico 00:11:17
este caso es cuando por ejemplo yo estoy empujando un armario 00:11:19
pero no consigo moverlo 00:11:23
ahí está actuando esta fuerza de rozamiento estática 00:11:24
cuando en el instante en el que el armario empieza a moverse hacia adelante 00:11:28
está actuando una fuerza de rozamiento dinámico 00:11:33
¿Vale? La dinámica es la misma, la dinámica es la misma, pero son dos fuerzas distintas, ¿vale? 00:11:36
Entonces, cuando empiece a moverse el cuerpo cayendo por el plano, nosotros la que estamos utilizando es la dinámica, 00:11:43
aunque no pongamos nada. Vamos a poner mu por la normal y se acabó. 00:11:50
Bien, bueno, vamos a ver la última fuerza, que es la tensión. 00:11:55
La tensión es la fuerza que aparece en cables y que se va propagando a través de todo el cable 00:12:02
Entonces, vamos a ver la tensión 00:12:08
Cuando yo tengo un cable, imaginaos una lámpara o un péndulo 00:12:10
Lo primero que tenéis que hacer en todos los problemas de dinámica, aparezca o no aparezca la tensión, da igual 00:12:27
Es dibujar las fuerzas que actúan sobre el cuerpo 00:12:35
Y lo primero hay que ver cuál es el cuerpo que vamos a estudiar 00:12:37
En este caso el cuerpo que vamos a estudiar es este de aquí, es un péndulo 00:12:41
Luego vamos a pintar las fuerzas que actúan. Evidentemente, el peso. En este caso, la fuerza que va a actuar en el centro de masas del cuerpo va a ser el peso. 00:12:44
Si no hubiese más fuerzas que actuasen sobre ese cuerpo, ese cuerpo se caería. Sin embargo, está atado a una cuerda y, por tanto, 00:12:57
tiene que haber una fuerza que contrarreste el peso para que se mantenga ahí estático. 00:13:05
Entonces, ¿cuál es esa fuerza? Pues esa fuerza es la tensión. ¿Y la tensión dónde se aplica? Sobre el cuerpo, porque yo estoy estudiando las fuerzas que actúan sobre el cuerpo. Luego, sobre el cuerpo, ahí, aparece una fuerza que es la tensión. 00:13:12
fijaos, realmente una cuerda está formada por un montón de átomos 00:13:25
imaginaos que esta fuese una cuerda 00:13:29
formada por un montón de átomos 00:13:31
habría por cada átomo de la cuerda 00:13:34
habría una tensión que tiraría hacia arriba 00:13:39
y que iría en contra del peso 00:13:42
igual que aquí en cada átomo de ese péndulo 00:13:45
habría un peso que iría hacia abajo 00:13:47
habría millones de fuerzas peso tirando hacia abajo 00:13:50
todas ellas se van a compensar 00:13:54
Y al final lo dibujamos de esta manera, ¿vale? 00:13:56
Entonces, simplemente esto. 00:14:00
Lo que tenemos que tener en cuenta en los problemas de poleas es lo siguiente. 00:14:02
Si yo tengo un cuerpo amarrado a una cuerda que pasa por la garganta de una polea, ¿vale? 00:14:07
Imaginaos una polea, la voy a pintar así grandota. 00:14:13
Y aquí tengo otro cuerpo. 00:14:15
A este le vamos a llamar P1, a este le vamos a llamar P2, el peso del uno y del otro. 00:14:19
Este tendrá una masa M1, este de aquí tendrá una masa M1 y este tendrá una masa M2, ¿de acuerdo? 00:14:26
Bien, entonces, la cuerda, os van a decir, en todos los problemas, os van a decir que la cuerda no tiene masa 00:14:34
y que la polea tampoco tiene masa, porque si no, la cosa se complica mucho y eso ya se ve en la universidad. 00:14:44
Entonces, lo que ocurre siempre es que la tensión del cable va a ser la misma, ¿vale? 00:14:50
Es decir, yo no voy a tener una T1 y una T2, sino que va a ser la misma tensión para los dos. 00:14:56
Fijaos, ¿cómo aplicamos la segunda ley de Newton en este caso? 00:15:03
Pues muy fácil, ya tenemos hecho el dibujo con las fuerzas, ¿vale? 00:15:06
Ahí en el PowerPoint os he puesto también en una de las transparencias 00:15:09
los pasos que tenéis que ir dando para resolver los problemas. 00:15:12
Buscarlo porque os va a servir de ayuda. 00:15:15
Lo primero que hacemos es hacer el dibujo con todas las fuerzas pintadas 00:15:18
Lo segundo que hacemos es, como hay dos cuerpos, tenemos que escribir las ecuaciones, la segunda ley de Newton, para los dos cuerpos por separado 00:15:22
Luego para el cuerpo 1 habrá que escribir la segunda ley de Newton 00:15:31
Luego será la suma de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo 1, que es este de aquí, igual a la masa de 1 por la aceleración 00:15:35
Y la aceleración sí que es la misma para los dos, 00:15:45
porque cuando esté entonces a moverse hacia allá o hacia allá, 00:15:47
los dos cuerpos se van a mover con la misma aceleración. 00:15:50
Tenéis que suponer un movimiento. 00:15:54
Por ejemplo, si la masa de 2 es mayor que la masa de 1, 00:15:56
pues vamos a suponer que se mueve hacia allá. 00:16:00
Y si no conocéis las masas de uno de los dos, 00:16:02
tenéis que suponer un movimiento, un sentido de giro, 00:16:04
y luego ver lo que os da el resultado, y si os da, lógico. 00:16:08
¿Vale? Entonces, ¿cuáles son las formas que actúan sobre el cuerpo 1? 00:16:10
Pues fijaos, el peso va hacia abajo, luego el peso sería negativo, menos P1. 00:16:14
La tensión va hacia arriba, más la tensión, igual, y esto sería la masa de 1. 00:16:20
Y yo he supuesto que esto se mueve hacia allá con esa aceleración, ¿verdad? 00:16:29
O sea, se va a mover hacia arriba. ¿Veis? Los ejes ahora están aquí. 00:16:32
Estos son los ejes. En el centro de masas está el origen. 00:16:37
Entonces, se mueve hacia arriba. Luego, la aceleración va a ser positiva. 00:16:40
Para el cuerpo 2, hago exactamente lo mismo. Voy a aplicar la segunda ley de Newton. 00:16:46
¿Lo veis? Y ahora vamos a analizar las fuerzas. 00:16:51
El peso, ¿ahora cómo es? El peso es negativo. Perdón, el peso es, sí, negativo también, menos P sub 2. 00:16:54
La tensión es positiva, más T, igual, y la aceleración ahora va hacia abajo, la aceleración en este caso. 00:17:01
aquí va hacia abajo y aquí hacia arriba 00:17:08
luego, ¿cómo es la aceleración en este caso? 00:17:11
negativa m2 por menos a 00:17:14
ya tenéis las dos ecuaciones 00:17:16
para resolver los problemas 00:17:19
todos los problemas de poleas se hacen así 00:17:21
y os pedirán que calculéis 00:17:23
la tensión de la cuerda 00:17:24
y la aceleración normalmente 00:17:26
¿vale? 00:17:28
bueno, pues yo creo que con esto más o menos 00:17:29
habéis dado un repaso de las fuerzas 00:17:31
lo fundamental, lo que tenéis que aprender 00:17:33
lo primero de todo, muy bien 00:17:36
para este tema, que si no las vais a pasar canutas 00:17:38
para resolver los problemas 00:17:41
lo que tenéis que hacer muy bien 00:17:42
es un dibujo del problema 00:17:44
un dibujo del problema 00:17:47
con las fuerzas, con los sistemas de referencia 00:17:49
los ejes, pintar bien los ejes 00:17:51
y las fuerzas bien aplicadas 00:17:54
¿vale? 00:17:56
y luego lo que hacéis es dibujar las fuerzas 00:17:58
y trasladar todas al mismo origen, al centro de masas 00:18:00
lo segundo que tenéis que hacer es una aplicación 00:18:02
aplicar la segunda ley de newton vale la segunda ley de newton bien aplicada cuidado con los las 00:18:05
direcciones los sentidos de las fuerzas con sus signos no os equivoquéis y una vez que tenéis 00:18:15
eso vais a tener unas ecuaciones por cierto si hay más de un cuerpo como en el caso de antes de 00:18:20
la polea, hay que aplicar la segunda ley de Newton a cada cuerpo por separado, ¿vale? Por supuesto, 00:18:31
las fuerzas hay que descomponerlas para poder sumarlas. Si yo tengo mis ejes así, ¿vale? Y 00:18:37
esta es la dirección del movimiento, por ejemplo, y yo tengo fuerzas por aquí, pero tengo fuerzas 00:18:44
por aquí en medio o fuerzas por aquí, tengo que descomponerlas todas en la dirección del 00:18:49
movimiento. Esta fuerza, por ejemplo, habrá que descomponerla, ¿vale? En todos los ejes, 00:18:55
en el eje Y también, ¿vale? 00:19:00
Esta fuerza 00:19:03
habrá que descomponerla para 00:19:04
poder sumarlas, ¿de acuerdo? Es fundamental 00:19:06
que descompongáis bien 00:19:08
todas las fuerzas. Y, finalmente, 00:19:09
una vez que habéis aplicado la segunda ley 00:19:12
de Newton, resolver el problema, despejar 00:19:14
las incógnitas y 00:19:16
¡chimpún! Pues nada, con esto 00:19:17
espero que os haya gustado 00:19:19
el vídeo y, nada, 00:19:24
a trabajar, a hacer los problemas. ¡Hasta el próximo vídeo! 00:19:26
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Idioma/s:
es
Autor/es:
Mario Ramos Martínez
Subido por:
Mario R.
Licencia:
Dominio público
Visualizaciones:
88
Fecha:
29 de noviembre de 2021 - 18:15
Visibilidad:
Público
Enlace Relacionado:
https://youtu.be/qOVLK9-Nx8Q
Centro:
IES JOAN MIRO
Duración:
19′ 30″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1280x720 píxeles
Tamaño:
1.64

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