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Tema 7.- Cinemática y Fuerzas 2ª Sesión Fuerzas 12-05-2025 - Contenido educativo

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Subido el 12 de mayo de 2025 por Angel Luis S.

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Buenas tardes, esta es la clase de ciencias del día 12 de mayo. 00:00:00
Estuvimos viendo en la última clase la parte de cinemática del tema 7. 00:00:06
Hoy vamos a tratar la parte de dinámica, que sería la referente a las fuerzas y cómo afectan dichas fuerzas a los movimientos. 00:00:13
Bueno, pues lo primero vemos que es este concepto de fuerza. 00:00:25
y vamos a definir la fuerza como toda acción 00:00:29
que sea capaz de modificar el estado de movimiento o reposo de un cuerpo 00:00:34
entonces yo tengo mi cuerpo en reposo 00:00:40
le aplico una fuerza y empieza a moverse 00:00:44
o tengo un cuerpo en movimiento 00:00:47
y al aplicarle una fuerza se para 00:00:51
la primera podría ser una fuerza de empuje 00:00:54
tengo encima de la mesa una botella de agua y la empujo con mi mano 00:00:58
y la segunda podría ser una fuerza de rozamiento 00:01:03
que hace que una pelota que baja rodando por una rampa 00:01:06
termine frenándose porque llega a un arenero 00:01:11
y la arena la frena más que lo que le frenaba la rampa 00:01:14
que era más lisa 00:01:19
bueno pues de esto va a tratar esta parte del tema 00:01:20
esta última parte del tema 00:01:24
Entonces, lo que vamos a empezar haciendo es ver de qué están formadas las fuerzas. 00:01:27
La fuerza es una magnitud vectorial, no una magnitud escalar como el otro día teníamos en la cinemática. 00:01:35
¿Qué quiere decir esto? 00:01:43
Cuando yo tengo una magnitud escalar, lo que quiero decir es que tiene una representación numérica, 00:01:44
pero no depende nada más que de ese valor numérico. 00:01:51
Ahora, si es una magnitud vectorial, como es el caso de las fuerzas, va a haber un vector que me indique dirección, sentido y tal del movimiento. 00:01:53
Entonces vamos a ver esas características especiales de estas magnitudes vectoriales antes de empezar a hacer operaciones con ellas. 00:02:06
Pues lo primero que tengo que definir cuando esté trabajando con una magnitud vectorial es el módulo de dicho vector 00:02:12
Y el módulo del vector coincide con el valor numérico de la fuerza 00:02:19
O sea, es quien me cuantifica qué cantidad de fuerza se está aplicando 00:02:24
Y la unidad de medida que se utilizará para medir estas fuerzas van a ser los N 00:02:29
Veremos un poco más adelante que tendremos que distinguir entre peso y masa. 00:02:36
Los pesos se van a medir en newtons, las masas en kilogramos. 00:02:41
Veremos qué relación hay entre unas y otras un poquito más adelante. 00:02:47
Otra cosa que define mi magnitud vectorial es la dirección de ese vector. 00:02:51
¿Qué sería la dirección? 00:02:56
Pues la recta en la que se está moviendo ese móvil al que le he aplicado la fuerza. 00:02:58
Y el sentido sería la orientación que toma el vector o la fuerza dentro de la dirección anterior. 00:03:04
Entonces, cualquier dirección tiene dos sentidos. 00:03:13
Vamos a suponer que estamos nosotros sentados en nuestra silla, pues la dirección sería la línea de baldosas en la que está mi silla 00:03:17
y el sentido sería si me muevo hacia delante o hacia atrás con mi silla. 00:03:27
y luego tengo por último un punto de aplicación 00:03:34
que sería el punto donde se ejerce la fuerza 00:03:38
salvo que me especifiquen algo distinto 00:03:42
pues el punto de aplicación de la fuerza siempre le vamos a hacer coincidir con el centro de gravedad 00:03:46
de los cuerpos y ese centro de gravedad 00:03:50
salvo que me den características especiales de ese cuerpo 00:03:54
pues coincidiría con su centro geométrico 00:03:58
Ahora si resulta que el cuerpo tiene una forma rara y pesa más de un lado que de otro, tiene más masa en una zona que en otra, pues el centro de grada se desplazaría hacia un lado u otro. 00:04:00
Gráficamente, pues esto sería lo que hemos estado viendo. 00:04:14
El módulo de la fuerza es la longitud del vector, que representaría esa cantidad de fuerza que quiero indicar gráficamente. 00:04:18
el punto de aplicación donde se ha ejercido esa fuerza 00:04:28
la dirección, la recta que soporta 00:04:33
ese vector y el sentido, aquí me lo indican con una flecha 00:04:37
es hacia donde se movería ese cuerpo 00:04:41
al que le estoy aplicando la fuerza, en este caso hacia la derecha 00:04:45
según miramos, la flecha indicada hacia el lado contrario 00:04:49
pues estaría moviendo hacia la izquierda 00:04:53
¿Vale? Pues más o menos todos creo que sabemos de qué va. 00:04:55
Por ejemplo, yo cuando estoy en una calle de una ciudad, pues hay veces que digo que estoy en la dirección tal, calle Betanzo, yo que sé. 00:05:03
Pues la dirección sería lo que es la calle. 00:05:14
Ahora, el sentido de la calle es el sentido de circulación que tendrían los coches dentro de esa calle. 00:05:16
Hay veces que hay calles que son de dos sentidos y otras veces que son de sentido único. 00:05:22
Pues esa sería la flechita que poníamos en el rector. 00:05:27
Bueno, para que actíe una fuerza es necesario que haya dos cuerpos. 00:05:30
Uno que realice dicha fuerza y el otro que la reciba. 00:05:37
Entonces, desde este punto de vista podemos considerar que hay dos tipos de fuerzas. 00:05:41
Las fuerzas de contacto, que son aquellas que se ejercen cuando hay un contacto físico directo entre los dos cuerpos, vemos aquí como ejemplo esa raqueta que golpea la pelota, entonces golpear una pelota, empujar una caja, patear un balón, serían fuerzas de contacto. 00:05:46
pero hay otras veces que las fuerzas se ejercen a distancia 00:06:07
y es cuando no hay contacto directo entre los cuerpos 00:06:10
sino que interactúan uno sobre otro pero sin llegar a tocarse. 00:06:14
¿Quién tenemos como ejemplo? 00:06:20
Pues dos imanes que se atraen o se repelen aunque los tenga separados. 00:06:21
¿Qué más podemos considerar? 00:06:28
Pues la fuerza de la gravedad. 00:06:30
Nosotros saltamos, no estamos en contacto con el suelo 00:06:32
pero terminamos cayendo sobre él, ¿por qué? 00:06:35
porque nos está trayendo con la fuerza de la gravedad hacia abajo 00:06:39
¿vale? pues estos serían ejemplos de fuerzas 00:06:43
de contacto y fuerzas a distancia, muy simple y creo que 00:06:47
se entenderá de sobra. ¿Cómo medimos las 00:06:51
fuerzas que os decía antes? pues la unidad de medida de las fuerzas 00:06:55
son los newton en el sistema internacional 00:06:59
y seguro que todos sabéis quién definió esta unidad, fue el señor Isaac Newton, dicen que en el siglo XVII 00:07:02
cuando descubrió la fuerza de gravedad, todos habréis oído la historia de que Newton estaba meditando 00:07:11
bajo un manzano, echándose la siesta según las versiones y se le cayó una manzana en la cabeza 00:07:20
entonces él empezó a pensar por qué esa manzana había caído hacia el suelo 00:07:26
él ya estaba trabajando con teorías de fuerzas y tal y cual 00:07:32
pero no había llegado a pensar nunca que hubiese esta fuerza 00:07:36
a distancia, que estábamos diciendo antes, de atracción entre unos cuerpos y otros 00:07:40
y a través de esta experiencia es lo que le dicen que le dio la idea 00:07:45
para poder considerar esas fuerzas nuevas que antes él no tenía en consideración. 00:07:51
Bueno, para medir esta intensidad de fuerza se utiliza este aparato 00:07:59
que a lo mejor lo habréis visto en algún mercadillo 00:08:05
a la gente que está con los puestos de frutas, que se llama dinamómetro. 00:08:07
Este dinamómetro tiene una escala aquí a la izquierda que me mide en newton, dinas, 00:08:11
dependiendo de... el newton serían las grandes, las chiquititas serían dinas, 00:08:18
y a la derecha me pueden poner una escala en kilogramos 00:08:22
la equivalencia entre unos y otros 00:08:25
y es como si fuese una mini balanza portátil 00:08:28
bueno, pues esto sería lo que mide las fuerzas 00:08:31
os he dicho ya antes como anticipación 00:08:34
que no son lo mismo que los pesos 00:08:38
¿vale? 00:08:42
luego veremos qué diferencia hay 00:08:43
bueno, también podemos pensar 00:08:46
las fuerzas desde 00:08:49
una relación de causa-efecto 00:08:51
entre esos dos cuerpos 00:08:56
que estamos estudiando 00:08:59
entonces, los efectos que pueden causar 00:09:00
estas fuerzas en los cuerpos es 00:09:03
que les modifican su velocidad 00:09:05
que ese cuerpo que estaba en reposo 00:09:07
empiece a moverse 00:09:09
aunque estaba moviéndose, se pare 00:09:10
¿cuándo consideramos 00:09:13
estos efectos 00:09:15
de modificación de velocidad en un cuerpo? 00:09:17
¿En qué tipo de cuerpo? En los cuerpos rígidos, ¿vale? En los que no hago nada más que moverlos o frenarlos. 00:09:19
Pero, por otro lado, cuando el cuerpo no es rígido, puedo considerar que las fuerzas también lo que hacen es deformar esos cuerpos. 00:09:28
Y eso es cuando esté en cuerpos elásticos, ¿vale? Que lo que me hace la fuerza muchas veces no es mover el objeto, 00:09:36
sino solo cambiarle su forma, su longitud 00:09:44
vemos aquí como ejemplos 00:09:48
la pelota que golpeo empieza a moverse 00:09:50
o ese globo que la aplasto 00:09:53
y no se mueve en ningún momento pero sí se deforma 00:09:56
ahora, según los materiales 00:09:59
qué tipos y la reacción que hacen ante la fuerza 00:10:02
qué tipos de materiales nos vamos a encontrar 00:10:07
que esto ya lo vimos en su vertiente química 00:10:09
pero ahora vamos a ver su analogía en la vertiente física. 00:10:12
Aquí vamos a denominar cuerpos rígidos a todos aquellos que no se deforman cuando les aplico una fuerza. 00:10:16
Por ejemplo, una barra de hierro, una vida de hormigón que os pongo aquí. 00:10:24
Ahora, hay otros materiales que son elásticos, que son los que al aplicarles una fuerza se deforman, 00:10:28
pero si dejo de aplicar la fuerza vuelven a recuperar su forma original. 00:10:34
por ejemplo el globo de antes o un muelle que yo les tiro y cuando suelto se vuelve otra vez a recoger 00:10:39
y por último los materiales plásticos y estos son los más característicos digamos 00:10:46
que son los que cuando les aplico una fuerza se deforman pero no vuelven a recuperar su forma original 00:10:53
una vez que dejo de aplicar la fuerza, como ejemplo pongo la plastilina o esa botella de plástico 00:11:01
que cuando la arrugo ya se queda arrugada y no consigue volver a recuperar la fuerza 00:11:08
porque el plástico es tan endeble que no tiene suficiente elasticidad 00:11:13
para volver a recuperar su forma, ¿vale? 00:11:18
Bueno, pues esto ya lo habíamos visto en su día también en la parte de química 00:11:21
pero pensándolo como los componentes que tenían esos cuerpos. 00:11:26
La parte, digamos, más importante de esta sección sería 00:11:34
el que controlemos esta parte de composición de fuerzas, ¿vale? 00:11:38
Por lo general, sobre un cuerpo no actúa 00:11:43
una única fuerza, sino que van a actuar varias. Imaginaos, pues 00:11:46
yo me voy moviendo con un patín por la calle y 00:11:50
tengo una fuerza que es la del empuje que hago con mi pie 00:11:54
para que avance el patinete o el patín, pero a su vez 00:11:57
tengo una fuerza de rozamiento de las ruedas del patín con el suelo 00:12:02
que me va a ir enfriando, tengo a lo mejor 00:12:06
pues también el rozamiento del eje de la rueda 00:12:09
con el anclaje del patín, o sea que hay varias fuerzas 00:12:13
que se están ahí formando un sistema 00:12:18
entre ellas y todas tienen su influencia sobre el movimiento 00:12:21
de ese patín. Entonces, al conjunto de todas 00:12:25
esas fuerzas le llamamos sistema y al resultado 00:12:30
de lo que ocurre en ese sistema de fuerzas, se le llama fuerza resultante. 00:12:33
¿Qué sería la fuerza que produce sobre un cuerpo el mismo efecto 00:12:38
que el sistema completo de fuerzas que estaban influyendo sobre dicho cuerpo? 00:12:42
¿Cómo calcularíamos estas fuerzas resultantes en los sistemas más sencillos, 00:12:49
que son los que nosotros vamos a tratar? 00:12:55
Pues vamos a ir viendo uno a uno. 00:12:57
Digo, si resulta que en mi sistema las fuerzas que intervienen todas tienen la misma dirección y el mismo sentido, ¿qué ocurrirá con la fuerza resultante? Pues que la fuerza resultante será la suma de todas esas fuerzas individuales, porque como todas van en la misma dirección y en el mismo sentido, se van añadiendo unas a otras. 00:12:58
ahora, si tengo que 00:13:19
tienen la misma dirección pero sentidos contrarios 00:13:22
si por ejemplo una está empujando 00:13:26
al objeto hacia la derecha 00:13:28
y la otra le empuja hacia la izquierda, pues que va a ocurrir 00:13:31
que la resultante no será la suma de las dos fuerzas 00:13:34
sino que será la diferencia entre las dos fuerzas 00:13:37
que una por ir en sentido contrario a la otra 00:13:40
le restará fuerza 00:13:43
¿Vale? O sea que en física, el menos lo que me indica es orientación de movimientos, de fuerzas, en este caso. 00:13:45
¿Vale? Y por último, tengo dos fuerzas perpendiculares. 00:13:55
Una se aplica en horizontal y otra se aplica en vertical. 00:14:02
¿Cómo hallo yo aquí la fuerza resultante? 00:14:06
Pues aquí para hallar la fuerza resultante tenemos que ayudarnos de un concepto matemático, que es el teorema de Pitágoras. 00:14:09
Y el teorema de Pitágoras me dice lo siguiente, que si yo tengo un triángulo rectángulo, que sería el que se formaría entre esa fuerza horizontal, la vertical, que si la miro en este lado del triángulo sería la misma que esta, y ese lado largo que en matemática se llama hipotenusa, ese lado, estos dos se les llama catetos, pues resulta que esa fuerza, que es la resultante final de estas dos, tiene esta propiedad. 00:14:15
al cuadrado 00:14:45
me daría lo mismo que 00:14:47
la suma de los cuadrados 00:14:50
de las otras dos fuerzas 00:14:52
con lo cual si yo quiero hallar 00:14:53
el valor de esa fuerza resultante 00:14:56
lo único que tengo que hacer es despejar 00:14:57
y la forma de deshacerme de un cuadrado 00:14:59
es hacer su operación contraria 00:15:01
que es la raíz cuadrada 00:15:04
pues la fuerza resultante 00:15:05
en este tipo de 00:15:07
composición de fuerza sería 00:15:09
la raíz cuadrada 00:15:11
de la suma del cuadrado de la fuerza horizontal 00:15:12
más el cuadrado de la fuerza que hacía en vertical, bueno, al revés, porque aquí lo he escrito al revés 00:15:17
¿vale? donde lo sumando no alteraría 00:15:22
la suma, ¿vale? o sea que tengo que aplicar el teorema de Pitágoras 00:15:25
para poder calcular esa fuerza resultante 00:15:29
que lo que haría sobre ese cuerpo que yo tendría aquí es que a la vez que le mueve en horizontal 00:15:33
le elevaría del suelo, se le está moviendo como en diagonal al final 00:15:38
esa composición de fuerzas. Bueno, pues ya tendríamos los tres sistemas 00:15:41
con los que nosotros vamos a trabajar. Fuerzas con la misma 00:15:47
dirección y sentido, fuerzas con la misma dirección y sentido contrario 00:15:52
y fuerzas con direcciones perpendiculares. 00:15:55
Bueno, digo que aquí a continuación 00:16:00
que ya lo habíamos dicho antes, pero recordamos que 00:16:03
si quiero que un cuerpo 00:16:07
esté en equilibrio, o sea que o no se mueva 00:16:10
o se mueva con un movimiento con velocidad constante 00:16:15
la fuerza resultante del sistema de fuerza 00:16:19
que se están aplicando sobre ese cuerpo tiene que ser nula 00:16:23
tiene que ser cero para que el cuerpo o siga en reposo o se siga 00:16:27
moviendo infinitamente como se estaba moviendo 00:16:31
cuando yo le he aplicado las fuerzas 00:16:35
Bueno, para ver un poco la aplicación de esto 00:16:38
os he propuesto aquí un par de ejemplos 00:16:42
Digo, tengo a dos niños que están arrastrando un carro 00:16:45
Los dos tiran de una misma cuerda 00:16:49
con la misma dirección y el mismo sentido 00:16:52
Uno tira con una fuerza de 4 N y otro con una fuerza de 8 N 00:16:55
Y me dicen, ¿cuál será la fuerza resultante que ejercen entre los dos? 00:16:59
Pues muy sencillo, como los dos están actuando 00:17:03
en la misma dirección y mismo sentido, lo que hago es sumar las fuerzas. 00:17:06
Mi fuerza resultante será la suma de los dos, que es 4 más 8, 12 newtons. 00:17:10
Pues esa es la fuerza total con la que están tirando del carro. 00:17:16
Ahora, si en lugar de ser fuerzas con la misma dirección y mismo sentido, 00:17:21
resulta que tengo fuerzas perpendiculares, como veíamos en un último tipo de sistemas, 00:17:26
y tengo una de 4 newtons y otra de 3. 00:17:31
o sea, con una de 3 N tiro de este bloque de hormigón que me dicen aquí hacia arriba 00:17:33
y con la de 4 N tiro hacia adelante 00:17:38
¿qué va a ocurrir? ¿cuál va a ser esa fuerza resultante que pongo aquí en rojo? 00:17:41
pues aplicamos el teorema de pitadoras que decíamos antes 00:17:46
y digo que esa fuerza resultante es la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de las otras dos 00:17:49
entonces va a ser la raíz cuadrada de hacer 4 al cuadrado que era la fuerza horizontal 00:17:55
más 3 al cuadrado que era la fuerza vertical 00:18:00
pues me sale raíz cuadrada de 25 00:18:03
y como la raíz cuadrada era 00:18:06
buscar un número que al multiplicarse por sí mismo 00:18:08
me diese el 25 00:18:11
pues la fuerza resultante que yo tengo es 5 newton 00:18:14
con esta dirección y este sentido 00:18:17
¿vale? 00:18:20
bueno, pues esto yo creo que sencillito 00:18:22
no hay nada más que rascar aquí 00:18:25
¿vale? no nos vamos a complicar más la vida 00:18:27
ahora, vamos a ver 00:18:29
cómo llevarnos esto a nuestro entorno 00:18:32
qué fuerzas nos encontramos nosotros en nuestro día a día 00:18:35
y cómo las clasificamos y cómo se llaman 00:18:39
bueno, pues vamos a ver poco a poco 00:18:42
pues primero tenemos que distinguir entre 00:18:43
fuerzas interiores y fuerzas exteriores 00:18:47
las interiores son las que se ejercen 00:18:50
entre partes de un mismo cuerpo o de un mismo sistema 00:18:53
por ejemplo, pongo aquí 00:18:56
Pues un muelle que yo primero le estiro y si le suelto vuelve a su posición. 00:18:59
Al estirar le sé de forma y cuando le suelto vuelve a recuperar la forma. 00:19:05
Pues esas fuerzas que se están aplicando están dentro del muelle. 00:19:09
Y fuerzas exteriores es cuando se ejercen entre cuerpos o sistemas diferentes. 00:19:15
Por ejemplo, una persona que empuja un libro que está sobre una mesa. 00:19:21
pues ya tengo dos cuerpos diferentes, la persona y el libro 00:19:25
dos sistemas diferentes, los que estarían incluidos dentro de esa persona 00:19:31
que estará moviéndose o no se estará moviendo, tal y cual 00:19:36
y el libro que está ahí encima de la mesa que veremos que 00:19:38
por el simple hecho de estar encima de la mesa ya va a haber una fuerza 00:19:41
que está afectándole, lo veremos ahora un poquito más adelante 00:19:44
luego, las fuerzas que se producen entre los cuerpos 00:19:49
pueden actuar a distancia o por contacto entre ellos 00:19:53
ya lo habíamos anticipado antes 00:19:57
fuerzas a distancia, os hemos dicho antes 00:19:59
que la de la gravedad es la más significativa 00:20:01
pero tenemos también esas de atracción y repulsión 00:20:05
de los imanes, veremos más adelante que también hay 00:20:09
las de los campos eléctricos 00:20:11
esas son a distancia, no se llegan a tocar 00:20:13
no tienen por qué estarse tocando los cuerpos 00:20:18
Ahora, fuerzas de contacto, que ya las hemos visto antes, pues sí que tienen que tocarse los cuerpos de alguna manera 00:20:20
Ejemplo, pues esos dos niños que estaban tirando antes de la carretilla con esa cuerda 00:20:26
O un caballo que está tirando en un carro, ¿vale? 00:20:32
Porque hay una unión entre el carro y el caballo que tira, ¿vale? 00:20:35
Entonces, tenemos un contacto 00:20:40
Ahora, eso sería un poco el genérico 00:20:45
¿Cómo nos llevamos esto a algo más particular que nos afecta más y que es lo que vamos a tener que estudiar? 00:20:49
Pues lo vamos a hacer viendo los siguientes tipos de cuerdas. 00:20:57
La del peso, la normal y el rozamiento. 00:21:01
Vamos a ver qué es cada una y cómo influye en los movimientos de los cuerpos, 00:21:06
o en cómo se comportan los cuerpos al aplicar estas cuerdas. 00:21:11
La primera, la del peso. Pues el peso es la fuerza con la que nos atrae gravitatoriamente la Tierra hacia ella. ¿Por quién está originado? Pues por la acción del campo gravitatorio, en este caso de la Tierra. 00:21:14
Pero esto lo tendríamos en cualquier otro planeta, en la Luna, en Marte, cada uno con una distinta aceleración en esa atracción que lo veremos ahora un poco más adelante. 00:21:32
Entonces, en este caso, la Tierra a todos los objetos que estén a su alrededor, para fijarlo más, que estén sobre ellas, les está trayendo con esa misma fuerza de gravedad. 00:21:45
Por ser una fuerza, se va a representar con un vector, o sea que el peso que va a depender de esta gravedad es un vector, que es la diferencia que va a tener con la masa. 00:22:00
Como es un vector, estará definido por un módulo, una dirección y un sentido, como hemos visto antes. 00:22:17
Y esa fuerza estará aplicada sobre el centro de gravedad de cada cuerpo en el que la estemos considerando. 00:22:24
Y siempre irá dirigida hacia el centro de la Tierra, esa fuerza de gravedad. 00:22:34
O sea que va a ser perpendicular a la superficie de la Tierra y hacia abajo. 00:22:38
¿Vale? Como estamos hablando de fuerzas, ese peso, como estamos llamando a esta fuerza, se va a medir en newton, no en kilogramos. El kilogramo era una unidad de masa, no de fuerza. ¿Vale? 00:22:42
bueno, pues representado 00:23:01
así de forma esquemática sería esto 00:23:03
yo tengo ese cuerpo 00:23:06
y hay una fuerza del peso 00:23:07
que es la fuerza que ejerce la gravedad 00:23:10
sobre el centro de masa de ese cuerpo 00:23:12
hacia el centro de la Tierra 00:23:14
o sea, sentido 00:23:16
hacia abajo, hacia el centro de la Tierra 00:23:18
ahora, lo que estamos 00:23:19
diciendo 00:23:22
¿en qué se diferencia ese peso 00:23:22
y esa mano? es la que nosotros estamos 00:23:26
siempre confundiendo 00:23:27
pues que el peso es una magnitud vectorial 00:23:29
la masa es una magnitud escalar 00:23:33
o sea que son dos cosas muy diferentes 00:23:35
aunque las confundamos en nuestro día a día 00:23:38
la masa era una propiedad que tenía la materia 00:23:41
¿vale? 00:23:47
y es una magnitud escalar 00:23:49
luego no necesita un vector que defina ninguna dirección 00:23:51
ni ningún sentido para ella 00:23:55
pero como característica más fundamental que la diferencia del peso 00:23:57
es que no varía con la posición en la que se encuentre el cuerpo 00:24:04
no va a variar la masa si estoy yo aquí en la tierra 00:24:09
o si estoy en la luna de mi cuerpo 00:24:13
lo que sí va a variar es el peso 00:24:15
incluso puede que si yo estoy en un sistema en ingravidez 00:24:18
pues mi peso sea cero 00:24:24
pero mi masa sigue siendo 00:24:27
la que es 00:24:29
yo no me deshago por estar 00:24:30
en un sistema 00:24:32
que no haya gravedad 00:24:34
¿cómo relaciono una con otra? 00:24:36
pues con esta formulita, el peso 00:24:39
el producto de la masa 00:24:42
por la fuerza 00:24:45
de la gravedad, que no es la fuerza 00:24:47
sería la aceleración de la gravedad 00:24:48
la aceleración con la tierra 00:24:51
en nuestro caso, o la Luna o Marte o tal, nos extraía 00:24:54
atrayendo hacia ella. ¿Vale? Entonces, el peso 00:24:57
volvemos a recordar, se mide en Newton y la masa 00:25:02
ya sabíamos que la medíamos en kilogramos. ¿Vale? 00:25:06
¿De acuerdo? Entonces, mucho cuidado con confundir estas dos cosas. 00:25:11
¿Con qué aceleración nos atrae en este caso la Tierra 00:25:16
a nosotros? Hacia sí, pues, con 9,8 metros 00:25:19
partido segundo al cuadrado. Para hacer las cuentas más fáciles, pues muchas veces nos 00:25:23
lo redondean y dicen, bueno, venga, ni para ti ni para mí. Lo vamos a poner a 10 metros 00:25:30
por segundo al cuadrado y nos evitamos el estar trabajando con decimales. Bueno, la 00:25:33
real es 9,8 metros por segundo. Entonces, son unidades de aceleración. Acordaos que 00:25:39
cuando estuvimos viendo el otro día la cinemática, los metros partido segundo al cuadrado era 00:25:46
una unidad de la aceleración, que era 00:25:52
la diferencia de velocidades con respecto 00:25:54
al tiempo, ¿vale? Entonces, 00:25:58
esa aceleración es con la que caería cualquier cuerpo que 00:26:01
soltemos en el aire y le dejamos caer al suelo. 00:26:04
Si nos fuésemos a la Luna, pues no es 00:26:07
de 9,8 m partido de segundo al cuadrado, solo es de 1,6. 00:26:10
Por eso cuando nos sacan las imágenes de los astronautas 00:26:14
parece que andan a saltitos, porque les atrae 00:26:16
con mucha menos fuerza, la luna hacia así y entonces 00:26:19
con la poquita fuerza que aquí haríamos para andar, allí les hace saltar 00:26:23
un ejemplo de aplicación de esto 00:26:27
tengo un niño que tiene de masa 50 kilos 00:26:31
de masa, no de peso, aunque aquí me dice que es el peso 00:26:35
en la tierra, si la gravedad de la tierra es 9,8 metros 00:26:39
por segundo y la luna de 1,6, ¿cuánto pesaría 00:26:43
este niño en la Luna? Pues digo, en la Tierra serían sus 50 00:26:47
kilogramos de masa, por eso es 9,8 metros partido de segundo al cuadrado 00:26:52
de la aceleración de la gravedad, me daría 490 newton 00:26:56
el peso de ese niño. Pero si me voy a la Luna, sus 50 kilogramos 00:27:00
de masa, por solo 1,6 metros por segundo al cuadrado de atracción 00:27:04
de la gravedad allí, pues le daría un peso 00:27:08
de 80 newton solo. O sea que fijaos, 00:27:12
pesa como 6 veces menos en la Luna que en la Tierra 00:27:15
¿qué pasaría con este niño? 00:27:20
que cuando intente andar allí en la Luna 00:27:22
pues va a ir dando saltos 00:27:24
porque la fuerza que él está acostumbrado a hacer 00:27:25
para andar en la Tierra 00:27:28
allí se dispara a 6 veces más 00:27:29
entonces en vez de caminar va dando saltitos 00:27:34
bueno, pues me lo podrían pedir de otra manera 00:27:37
que es como otro ejemplo 00:27:45
Entonces, si sé que el peso es de 441 newton, ¿cuál sería la masa de ese objeto en la Tierra? 00:27:46
Pues utilizo la misma fórmula, nada más que despejo en este caso la masa. 00:27:54
Si el peso era masa por gravedad, pues la masa será peso dividido entre gravedad. 00:27:57
Esta gravedad que estaba multiplicando la paso dividiendo. 00:28:03
Por lo menos habría que ese cuerpo que tiene 441 newton de peso de masa son 45 kilos. 00:28:06
Bueno, espero que con estos dos ejemplos hayáis entendido esto porque es algo, es de lo más importante de esta parte del tema. 00:28:16
Otra fuerza importante, la fuerza de la normal. 00:28:24
¿Qué es la fuerza normal? 00:28:28
Pues es la que ejerce cualquier superficie sobre los cuerpos que estén encima de ella. 00:28:30
Digamos que es la que contrarresta el peso para que no nos hundamos en el suelo cuando vamos andando. 00:28:35
Entonces, si no estuviera esta fuerza normal, nos hundiríamos. 00:28:41
¿Qué va a ocurrir? 00:28:48
Que su módulo va a ser el mismo que el del peso, lo que cambia es el sentido. 00:28:50
Está en la misma dirección que el peso, en la misma línea, pero el sentido, la flechita, ahora es al contrario. 00:28:55
el peso me iba hacia el centro de la Tierra, la normal va 00:29:02
hacia el sentido contrario, va a ir hacia arriba 00:29:05
entonces, como decíamos, cuando un cuerpo está apoyado sobre una superficie 00:29:09
la normal es la que contrarresta o compensa 00:29:17
al peso, luego el valor de esa normal es el mismo 00:29:21
que el valor del peso, solo cambia el sentido de la orientación de la fuerza 00:29:25
nada más, ¿vale? y vamos a por la última 00:29:29
de estas tan importantes, que es la fuerza de rozamiento. 00:29:33
Y esta fuerza de rozamiento siempre aparece, cuidado que tiene un peligro aquí la nomenclatura 00:29:37
porque parece que es lo mismo que fuerza resultante de antes, utiliza la misma nomenclatura, 00:29:43
entonces habrá que tener cuidadito de en qué ejercicio estoy para ver si me están hablando 00:29:47
de fuerza de rozamiento o si me están hablando de fuerza resultante de un sistema de composición de fuerzas. 00:29:52
bueno, dicho esto, la fuerza de rozamiento es la que se produce 00:29:57
cuando hay dos superficies en contacto 00:30:02
yo estoy sobre una rampa y el rozamiento 00:30:05
del material de mi zapatilla con el material de lo que 00:30:10
esté hecha la rampa, el hormigón, es la que hace que me resbale por la rampa 00:30:14
más, menos o no me mueva, ¿vale? entonces 00:30:18
la fuerza de rozamiento siempre es opuesta al movimiento 00:30:22
luego cuando la dibujaremos, la dibujaremos en la misma dirección pero con sentido contrario 00:30:26
y se debe siempre al contacto que hay entre dos superficies 00:30:33
según sean más lisas o más rugosas, la fuerza de rodamiento será menor o mayor 00:30:40
por ejemplo, cuando estoy deslizándome con unos patines sobre hielo 00:30:45
o cuando estoy intentando deslizarme con las zapatillas sobre el suelo directamente 00:30:50
con una zapatilla me voy a frenar y me voy a caer de morro 00:30:55
con los patines sobre hielo me deslizo 00:30:57
bueno, visto como esquema 00:31:00
pues la que hacíamos 00:31:02
está en las dos en la misma dirección 00:31:03
pero con sentido contrario 00:31:05
la fuerza de rozamiento siempre va en contra 00:31:07
del movimiento que estoy haciendo 00:31:09
¿vale? 00:31:11
bueno, pues 00:31:14
vamos a ver 00:31:15
cómo se calcularía esa fuerza de rozamiento 00:31:17
pues la fuerza de rozamiento siempre 00:31:20
es proporcional a la normal 00:31:22
acordaos que la normal era igual que el peso 00:31:23
esta letrita rara que se llama mu es lo que se llama coeficiente de rozamiento 00:31:26
y no tiene unidades 00:31:31
simplemente es un coeficiente que depende del tipo de material 00:31:33
que tengan las superficies que están en contacto 00:31:37
por ejemplo, este coeficiente de rozamiento es mucho más grande 00:31:41
entre un neumático y el asfalto 00:31:45
que el neumático es de caucho y el asfalto es de grava 00:31:48
que entre esa cuchilla que decíamos de un patín 00:31:51
de patinaje sobre hielo, con el hielo, por eso con el patín 00:31:54
no lo realizamos muy bien, con el neumático 00:31:59
nos terminaría frenando del todo, se agarra más ese neumático 00:32:01
en el asfalto que el patín en el hielo 00:32:07
bueno, esas serían las fuerzas principales que nosotros tratamos en este tema 00:32:10
pero son las únicas fuerzas que existen 00:32:15
viéndolas desde el punto de vista físico? Pues no. 00:32:18
Hay otras fuerzas como la fuerza eléctrica 00:32:22
que dependen de una tracción y repulsión 00:32:25
entre cargas eléctricas. Si nos acordamos 00:32:30
de esos electrones y esos protones que unos tenían carga positiva 00:32:33
y otros tenían carga negativa, pues cuando yo intentaba 00:32:38
juntar dos cargas negativas no querían, se repelían. Cuando intentaba 00:32:42
apuntar dos cargas positivas, no querían, se repelían, pero si tenía una carga positiva 00:32:46
y otra negativa, se atraían. Entonces, las fuerzas eléctricas, pensadas así, son de 00:32:49
dos tipos, de atracción, y se va a producir entre cargas diferentes, o de repulsión cuando 00:32:57
las cargas sean iguales. ¿Quién rige esto? Es una ley que inventó en su día nuestro 00:33:03
amigo Houlon, que dice que dos cuerpos con carga eléctrica se van a atraer o repeler 00:33:13
con una fuerza que será proporcional al producto de las cargas que estén ahí en el sistema 00:33:21
e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. O sea, no se 00:33:30
van a atraer igual estando más cerca o estando más lejos. Cuanto más lejos estén, pues 00:33:35
menos se van a traer o repeler, ahora si están muy cerquita, pues la fuerza que se ejerce 00:33:42
es mucho mayor. Nosotros no vamos a utilizarlo esto, solo es para que lo sepamos y tengamos 00:33:46
conciencia de que también existen estas fuerzas, porque fijaos, simplemente con hacer el experimento 00:33:52
que os pongo a continuación, que es frotar un bolígrafo BIC, que lo hemos hecho todos, 00:33:57
sobre un jersey de lana, pues vemos que luego si le acerco a un papelito, se pega el papelito 00:34:01
¿Por qué? Pues porque cuando yo he frotado el bolígrafo B sobre mi jersey de lana, lo que he hecho es recolocar sus cargas eléctricas, recolocar todos sus electrones en el exterior, y los electrones acordamos que tenemos carga negativa, y al acercarle al papel, que va a tener las cargas positivas en el exterior, pues le va a atraer hacia él, ¿vale? 00:34:06
fijaos que os pongo aquí 00:34:31
eso es lo mismo que ocurre en las tormentas 00:34:34
cuando se producen rayos 00:34:37
una nube viene cargada 00:34:38
negativamente, al lado 00:34:41
está cargada positivamente, por lo que haces 00:34:43
generas un rayo de una a otra 00:34:45
para hacer esa transferencia 00:34:46
de electrones 00:34:48
de una nube a otra 00:34:50
o sea que lo que era tan tonto como 00:34:51
frotar ese boli 00:34:54
o frotar un globo, en el caso 00:34:57
de una tormenta, pues puede llegar a ser muy 00:34:58
peligroso. Visto este efecto con las cargas eléctricas 00:35:00
vamos a llevarnos a las cargas magnéticas, que va a pasar lo mismo 00:35:07
todos hemos jugado alguna vez con imanes, pues la fuerza magnética 00:35:10
es la que se produce entre dos cuerpos 00:35:14
que tienen cargas eléctricas en movimiento, que es lo que se produce 00:35:19
cuando hay un imán. El magnetismo es una propiedad 00:35:22
que no todos los materiales tienen. Quienes la tienen 00:35:26
que se llaman imanes y suelen ser 00:35:31
metales que la mayoría de las veces 00:35:34
es hierro puro o combinación de hierro 00:35:37
con algo que se llaman aleaciones 00:35:41
entonces lo que hace un imán es que 00:35:42
sus cargas están polarizadas que se llaman 00:35:46
tienen las cargas 00:35:49
positivas en un extremo y las negativas concentradas 00:35:52
en otro ¿vale? no se pueden separar 00:35:55
esas cargas. Tengo una zona neutra que por ser esa cualidad 00:35:58
están pegadas y habría que hacer una fuerza suficiente para compensar 00:36:02
la atracción para poderlo separar. ¿Qué va a ocurrir? 00:36:07
Que si yo intento juntar los dos polos iguales 00:36:11
de un imán, no voy a poder. Se van a repeler, van a empujarse uno al otro. 00:36:14
Ahora, si cojo un polo positivo con uno negativo 00:36:19
hacen lo contrario, que se atraen. ¿Vale? Todos esos 00:36:22
ejemplos los hemos visto alguna vez, todos hemos jugado alguna vez con imanes 00:36:26
y todos hemos visto alguna vez una brújula 00:36:32
que es ese mismo juego, yo en la agujita de la brújula 00:36:35
lo que tengo es cargada con 00:36:39
un tipo de carga y lo que hace mi brújula es 00:36:44
con las cargas que tiene la tierra, pues orientarse siempre 00:36:47
hacia el norte, ¿vale? porque se va a orientar hacia el campo 00:36:52
magnético que está generando la Tierra 00:36:56
viendo eso 00:36:58
sabemos nosotros también orientarnos 00:37:01
entonces, resumen de esto 00:37:05
para que nos quede todo más juntito 00:37:09
¿qué tipo de fuerzas hemos dicho que podemos encontrarnos? 00:37:12
pues fuerzas gravitatorias, ¿de quién dependen las fuerzas 00:37:16
gravitatorias? de la masa solamente 00:37:19
¿qué características tienen? pues que 00:37:20
se deben a que los cuerpos tienen masa 00:37:24
y solo son apreciables en cuerpos grandes. 00:37:27
Cuando son cuerpos muy pequeñitos no nos damos cuenta 00:37:30
de que a mí me atrae una hormiga lo mismo que a yo a ella. 00:37:32
Y es una fuerza de atracción que suele ser muy débil, 00:37:37
por eso no nos damos cuenta. 00:37:40
Por ejemplo, tenemos a más escala 00:37:43
la atracción de la Tierra y la Luna. 00:37:45
Por eso la Luna no se sale de su órbita nunca. 00:37:48
El peso de un cuerpo que esté sobre la Tierra. 00:37:51
las fuerzas eléctricas se deben a cargas eléctricas estáticas 00:37:53
se tienen que producir con cuerpos cargados eléctricamente 00:37:58
y se diferencian en fuerzas de atracción y fuerzas de reclusión 00:38:02
ejemplos, pues el rayo, el globo ese que frotábamos y luego no le pasaban por la cabeza 00:38:07
y nos levantaba los pelos, a los que tenéis pelo, a los que no le tenemos nada 00:38:12
la fuerza magnética, que serían ya las últimas 00:38:16
Pues cargas eléctricas que ahora están en movimiento. O sea, fuerza eléctrica cuando las cargas no tienen movimiento, están estáticas. Fuerzas magnéticas cuando están en movimiento. Pues, ¿qué me produce ese movimiento? Produce unas líneas que son las que me generan ese campo magnético. 00:38:21
pueden ser también de atracción y reproducción 00:38:36
y ejemplos de ellos, las brújulas, los imanes 00:38:40
y a gran escala los aceleradores de partículas 00:38:43
ese acelerador de partículas que hay en el CERN en Europa 00:38:47
que se utiliza para descomponer y romper átomos 00:38:50
por ejemplo 00:38:55
y ahora como final del tema pues es 00:38:56
¿y cómo aplico yo o cómo me puedo beneficiar 00:38:59
de estas fuerzas que hemos estado hablando 00:39:03
en esta parte de la dinámica 00:39:05
pues vamos a pensar una cosa muy simple 00:39:06
y por eso se llama así 00:39:10
máquinas simples 00:39:12
¿qué máquinas 00:39:13
todos usamos 00:39:14
y hace siglos que se inventaron 00:39:17
que me ayudan a que 00:39:19
mi trabajo sea más 00:39:21
llevadero, más eficiente, más eficaz 00:39:23
más todo 00:39:26
con unos simples principios 00:39:27
físicos 00:39:30
de esta parte de las fuerzas 00:39:32
Bueno, primero, máquinas simples las definimos como aparatos que permiten la transformación de un movimiento en otro diferente, disminuyendo la fuerza que necesito para producirlo y facilitándome el trabajo. 00:39:34
pues fijaos que todo lo hemos usado y lo tenemos en casa 00:39:48
tijeras, carretillas, pinzas, cascanueces 00:39:53
hachas, una rueda, una rampa, un tornillo, una escalera 00:39:57
todo esto me está ayudando a que yo tenga que hacer menos fuerza 00:40:00
que la que sería necesaria para poder producir movimientos 00:40:03
¿qué necesito para que esto sea tan eficiente? 00:40:08
pues necesito un punto de apoyo que va a ser el lugar de referencia 00:40:12
por el cual la máquina se mueve y donde tengamos ahí la concentración 00:40:16
o el punto de referencia de ese sistema de fuerzas. 00:40:23
Necesito una fuerza que será un movimiento o será un contrapeso 00:40:26
que será la que haga que se ponga en marcha esta máquina. 00:40:32
Y necesitaré también una resistencia que va a ser la carga que quiero mover 00:40:36
y sería una fuerza que lo que intenta es que no se mueva la máquina. 00:40:41
Bueno, pues con estas tres definiciones y premisas, digamos, ¿qué es lo principal de una máquina? ¿Cuál es su, digamos, aplicación? 00:40:46
Pues intentar transformar o compensar fuerzas que están intentando resistirse al movimiento, levantar pesos de una forma más eficaz y más favorable, cambiar las direcciones de fuerzas para poderlas aplicar mejor. 00:41:00
pues vamos a ver dos ejemplos que todos conocéis seguro 00:41:15
y que habéis utilizado sin daros cuenta y utilizáis a diario 00:41:20
el más sencillo, la palanca 00:41:23
que hasta cuando abre una puerta se está aplicando esta ley de la palanca 00:41:27
y otros también muy sencillos, las poleas 00:41:32
que sin darnos cuenta pues las estamos utilizando cuando bajamos una bicicleta 00:41:36
cuando nos movemos con nuestro coche 00:41:40
cuando movemos el pomo en una puerta, o sea, en infinidad 00:41:42
de aplicaciones, ¿vale? ¿En qué 00:41:48
se basaría la palanca? Porque yo cojo una barra rígida 00:41:52
que la apoyo en un punto, ese punto de apoyo se llama fulcro, para si lo veis 00:41:56
en algún sitio, y que me va a servir para levantar grandes 00:42:00
pesos con menos esfuerzo. Y para 00:42:04
ello me aprovecho de esta ley de la palanca 00:42:08
que me dice lo siguiente, que el peso 00:42:11
que yo sería la fuerza 00:42:16
que aplico por el brazo, que es 00:42:22
la distancia que hay de ese peso al punto de apoyo 00:42:26
si lo multiplico me va a dar lo mismo que la resistencia 00:42:29
que es en este caso la carga que quiero levantar 00:42:35
por su brazo de resistencia 00:42:39
Ahora, ¿a qué me ayuda esto? A que si yo pongo el punto de apoyo muy cerca del peso que quiero levantar, el producto de ese peso de la carga que quiero levantar, de esa resistencia, por su brazo que es muy cortito, cuando yo paso el otro punto de apoyo, digo, pues la fuerza que tengo que hacer es muy pequeñita porque la compenso con la longitud de ese brazo que yo pongo. 00:42:42
Entonces, cuanto más lejos, por ejemplo, para que lo penséis y si queréis lo probéis en casa, cuanto más lejos de las bisagras de la puerta, yo empuje la puerta, menos fuerza hago para cerrarla. 00:43:14
Si empujo muy cerca de las bisagras, tengo que hacer más fuerza porque tendría muy cortito este brazo de fuerza que si empujo muy lejos, empujo en el picaporte, que es lo que solemos hacer, para cerrar la puerta. 00:43:27
Pues eso me valdría para levantar piedras, para levantar un coche con un palo en vez de con un gato, si no tengo. 00:43:45
Esa sería la ley de la palanca. 00:43:54
Vamos a ver en qué se basa la polea. 00:43:56
Pues la polea se basa en que yo tengo una rueda giratoria. 00:43:59
Quiero levantar un peso, pero si yo tiro en vertical de ese peso me cuesta mucho trabajo. 00:44:04
si yo hago esa posición en la polea 00:44:10
y en vez de tirar hacia arriba del peso 00:44:13
tiro hacia abajo, me cuesta más, me cuesta menos trabajo 00:44:16
¿quién me hace ese cambio de dirección de la fuerza? 00:44:20
pues la polea, entonces lo que estoy buscando 00:44:23
es tener ese punto 00:44:26
fijo que no sea fijo en realidad 00:44:29
que sea móvil desde el punto de vista de esa 00:44:32
rotación que se produce en la polea y que me permite 00:44:34
variar la dirección 00:44:37
con la que tiro ¿vale? entonces me va a permitir 00:44:40
como pongo aquí una mejor posición para tirar de la cuerda 00:44:43
y que este cambio de dirección pues me 00:44:46
ayuda a que mi fuerza sea más eficiente 00:44:49
aunque la resistencia que vendo y la fuerza 00:44:51
que hago son iguales 00:44:55
pero me es más cómodo 00:44:58
y lo hago mejor y consigo que sea más 00:45:01
útil digamos si lo hago 00:45:04
con este ángulo, el tirar de la cuerda, que si quiero tirar hacia arriba 00:45:07
en vertical, me cuesta mucho menos 00:45:10
pues estas dos, principio de la palanca 00:45:13
o ley de la palanca, de la polea, pues es una aplicación 00:45:16
que estamos haciendo todos los días 00:45:20
de lo que hemos estado hablando 00:45:22
de los sistemas de fuerzas 00:45:25
pues aquí se nos acabaría nuestro tema, ahí os propongo 00:45:27
una serie de actividades como siempre para que repaséis 00:45:31
las echéis un ojito y como os dije el otro día 00:45:34
no vamos a seguir más, el tema que nos falta ya le dejamos 00:45:37
porque es imposible darle en una hora 00:45:41
entonces prefiero que la clase del lunes que viene 00:45:43
la utilicemos para las dudas que tengáis 00:45:46
de este tema y del anterior de química 00:45:50
si no me proponéis ninguna duda pues yo haré algún ejercicio 00:45:53
de los que me parezca que pueden haberos resultado 00:45:56
más complicado y ya está 00:45:59
preferiría que si podéis os conectaseis 00:46:01
y me preguntaseis lo que más os ha costado 00:46:05
y repasásemos lo que a vosotros os interese más 00:46:08
porque a mí me parece una cosa más difícil 00:46:12
y a vosotros os ha parecido muy fácil, lo al revés 00:46:15
yo dejo una cosa sin repasar pensando que era fácil 00:46:17
y a vosotros os ha resultado muy difícil 00:46:20
bueno, sea como sea, pues eso, hemos terminado aquí el tema 00:46:22
que tengáis buena tarde 00:46:27
y mañana en matemáticas pues 00:46:29
nos volvemos a escuchar otra vez 00:46:31
Buena tarde. Hasta luego. 00:46:34
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Autor/es:
Angel Luis Sanchez Sanchez
Subido por:
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Fecha:
12 de mayo de 2025 - 23:49
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Público
Centro:
CEPAPUB ORCASITAS
Duración:
46′ 36″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1280x720 píxeles
Tamaño:
1.14

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