Trabajo Apocalipsis 2020: 4º ESO

AMPLIACIÓN DE MATERIA

TEMA 8 LAS FUERZAS

Bueno comenzamos nuevo tema para que no quedarnos atrás y adquirir conceptos básicos en física como son las fuerzas. El tema anterior trató de como es el movimiento de los cuerpos y como calcular las magnitudes implicadas en los diferentes tipos de movimiento (espacio, tiempo, velocidad y aceleración)

En este tema trataremos las fuerzas como causa principal del movimiento y como poder calcular la fuerza implicada en un determinado tipo de movimiento

Para ello le tenemos que dar a las fuerzas un tratamiento vectorial, dicho de otra manera tenemos que tener en cuenta su dirección y sentido.

Lo mas importante aquí es saber sumar fuerzas y descomponerlas.

Cuando estudiemos el movimiento de un cuerpo veremos que generalmente no solo hay una fuerza implicada en el mismo si no que hay varias que sumadas nos dan lo que se llama fuerza resultante R que es la causante final de que el movimiento se produzca de una determinada manera. Nos interesa saber como calcular esa fuerza resultante.

Para ello siempre colocaremos los ejes x e y poniendo el origen en el centro del cuerpo y nos encontraremos fuerzas que están sobre los ejes y otras que no. Si las fuerzas están sobre los ejes la resultante la podremos obtener como se ve en el ejemplo resuelto 1 de la pagina 163. En caso de que las fuerzas no estén sobre los ejes habrá que "descomponerlas" en dos componentes, una sobre el eje x y otra sobre el eje y (saber hacer pagina 163)

Leeros las paginas 162,163 y 164 incluyendo los ejemplos para comprender como funciona la descomposición de fuerzas y el calculo de la resultante

Descomposicion de fuerzas

Suma de fuerzas y descomposicion

Actualizacion:

Para practicar esto podéis hacer los ejercicios 2 y 3 de la pagina 163

Soluciones a los ejercicios 2 y 3: https://drive.google.com/open?id=1J7hmfflN12_0FF5YWxE4m6SwTI-6C1ur

TIPOS DE FUERZAS

En las paginas 166, 167 y 168 se explican los tipos de fuerzas mas habituales que actúan sobre un cuerpo como calcularlas y dibujarlas sabiendo en que dirección y sentido actúan

PESO: Actúa siempre hacia el centro de la tierra (o del planeta en el que nos encontremos), y se calcula multiplicando la masa en kg por la aceleración de la gravedad g= 9,8 m/s2 (Valor en la Tierra)

Es importante ver como se dibuja en un plano inclinado, en el cual tenemos dos componentes Px que tira del cuerpo hacia abajo y Py que lo mantiene pegado al plano.

Para practicar esto os dejo el siguiente ejercicio:

1- Un cuerpo de 100 kg de masa esta apoyado en un plano inclinado con un angulo de inclinación de 30º.

a) Dibuja los ejes el peso y las componentes del mismo

b) Cuanto vale el peso del cuerpo

c) Cual es el valor de las componentes horizontal y vertical del peso

NORMAL: Esta fuerza aparece oponiéndose al peso cuando un cuerpo esta apoyado en en una superficie, si no fuera así nos hundiríamos en los materiales cuando estamos apoyados y esto no sucede. Para poder calcularla tenemos que igualarla a la suma de las fuerzas que están en su misma dirección. En el caso del plano inclinado de la pagina 167 fijaros como es igual a la componente Py

2- Un cuerpo de masa 100 Kg esta apoyado sobre una mesa, realiza el dibujo correspondientes indicando todas las fuerzas que actúan

a) Cuanto vale la fuerza normal

b) Si ahora hago una fuerza de 600 N hacia abajo sobre el cuerpo cuanto vale la normal

FUERZA DE ROZAMIENTO: Esta fuerza aparece siempre que un cuerpo esta en contacto con otro y se opone el movimiento, la podéis ver dibujada y calculada en ejemplo resuelto de la pagina 167

Se calcula F_r = m·N donde m es el coeficiente de rozamiento que no tiene unidades y cuyo valor depende de los materiales en contacto

Hacer los ejercicios 5 y 6 de la pagina 168

TENSIÓN: Esta fuerza aparece en un cable o cuerda cuando tiramos de un cuerpo. Se calcula a partir de la suma de fuerzas que se oponen a ella

PD: El empuje se estudia en otro tema por eso no aparece aquí

LEYES DE NEWTON DE LA DINÁMICA (pag 169,170 y 171)

La Dinámica estudia la relación entre el movimiento y las causas que lo producen que son las fuerzas
Para ello se utilizan las tres leyes de Newton de la Dinámica

1ª Ley o principio de la inercia

Básicamente dice que si no actúa ninguna fuerza un cuerpo que esta parado seguirá parado y si esta moviéndose seguirá moviéndose con MRU

2ª Ley de Newton

Dice que la fuerza resultante que actúa sobre un cuerpo es igual al producto de la masa por la aceleración. Es decir que la fuerza resultante hace que el cuerpo acelere o frene.
Matemáticamente:

$\sum \mathbf {F} =m\mathbf {a}$

La letra que aparece delante de la F es la letra griega sigma y significa " suma de"

3ª Ley de Newton o principio de acción-reacción

Dice que a toda fuerza (acción) se opone otra de igual valor y sentido contrario (reacción)

Por ejemplo cuando un cuerpo esta apoyado sobre una superficie aparece una fuerza que se opone al peso llamada fuerza normal (N)

La segunda ley es la mas importante a la hora de resolver ejercicios ya que nos permite calcular la aceleración a partir de las fuerzas que actúan

Ejercicios para practicar:

8 pag 171 9 y 10 pagina 173

Soluciones: https://drive.google.com/open?id=1mZE-QpUBTZWmNxaFhp20T8lmYC4Bkaiy

FUERZA CENTRÍPETA

En la pagina 174 se habla de la fuerza centripeta que es una fuerza que aparece cuando un cuerpo tiene una trayectoria circular, esta fuerza surge a asociada a la aceleración normal o centripeta que va dirigida hacia el centro de la circunferencia. Para calcularla

Fc = m · ac Fc = m v2/r

No tiene mayor misterio

Como veis el tema es muy practico, y se utilizan formulas del tema anterior correspondientes a los distintos tipos de movimientos combinadas con la segunda ley de Newton

Para practicar podeis hacer los problemas 36 pag 176 37, 38,39,40 y 41 de la pag 177

Soluciones: https://drive.google.com/open?id=10KBtJFXICr9NI0_Bjb8QgdIwUVzGoZnC

Actualización: En el siguiente enlace podéis ver la solución a los ejercicios 18 y 19 de la pagina 151 https://drive.google.com/open?id=1k6VDlN-nuVYs6sqO8auKI0KQhTohdYyM
Ademais podeis ir haciendo Ejercicios 24 y 25 de la pagina 152, 34 de la pagina 153 y 39 y 41 de la pagina 154

En el siguiente enlace podéis descargar un documento con las soluciones a los ejercicios planteados mas abajo
https://drive.google.com/open?id=1YsYabMkA5NhV66_dqn1wz-17bH6Unwtu

Por otra parte podeis ir leyendo las paginas 150 y 151 donde se habla del MCU (movimiento circular uniforme) Este es un movimiento en circulo en el que la velocidad es constante en todo momento y en que podemos expresar el espacio como espacio lineal (s) medido en metros que representa el espacio que se recorre sobre la linea de la circunferencia o mediante el espacio angular φ (fi) que se mide en radianes (recordar que 2π radianes equivalen a 360 º)
Igualmente la velocidad se puede expresar como velocidad lineal (m/s) o como velocidad angular ω (omega) que representa el espacio angular entre el tiempo (rad/s)
Como magnitudes mas caracteristicas del MCU tenemos el periodo (T) que es el tiempo que tarda el movil en dar una vuelta y la frecuencia (f) que es el numero de vueltas que se dan en un segundo y se mide en s⁻¹ o lo que es lo mismo Hercios (Hz)
Como podeis ver en los ejercicios que aparecen en los videos la velocidad angular en muchos casos nos la dan en rpm (revoluciones por minuto) y no en rad/s para hacer la conversion hay que tener en cuenta que una revolucion o una vuelta que es lo mismo equivale a 2π rad

Intentar con todo ello hacer los ejercicios 18 y 19 de la pagina 151

Os dejo otros dos videos donde se explica dicho movimiento

ATENCIÓN: INFORMACIÓN SOBRE LOS EXÁMENES
Ya tengo las notas de los exámenes, no puedo colgarlas aqui todas porque es un sitio publico y es información personal. Todo el que quiera saber la nota, que me envie un correo a trabajoapocalipsis2020@gmail.com Indicando en el asunto su nombre completo y ya os contesto con la nota

Respecto a lo que ya vimos del tema poco (MRU) podeis realizar las actividades:

11 y 12 de la PAGINA 143 y 144

Leer también desde la pagina 145 a la 148 donde habla del MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORMEMENTE ACELERADO con especial atención a la formulas del movimiento en la pagina 146 y las gráficas en el ejemplo resuelto 8 de la pagina 147.

Hacer los EJERCICIOS 14, 15, 16 y 17 de las paginas 148 y 149

os dejo algunos videos que tratan el tema: