TEMA 9.4: FUERZAS
La vida es
movimiento:
¿Fuerza? ¿Y eso qué es?
1.
Las Fuerzas son cosas de dos
La
fuerza es una magnitud física vectorial que mide la interacción entre dos cuerpos.
Esta magnitud, por tanto,
nunca aparece en un solo cuerpo; no tiene sentido decir "tengo
fuerza": para que haya
fuerza tiene que haber dos cuerpos, y sobre cada uno de ellos actuará una
fuerza.
Las fuerzas se pueden ejercer entre cuerpos:
·
que están en contacto, fuerzas
de contacto, como cuando levantamos un mueble, o subimos un cubo con una
polea.
·
que están lejanos y no tienen contacto, fuerzas a distancia, como son
las fuerzas gravitatorias, magnéticas, etc.
Las
fuerzas provocan cambios en el movimiento de un cuerpo o en su forma.
¿Todos los cuerpos se
comportan igual cuando una fuerza actúa sobre ellos? Pues claro que no:
- Cuerpos elásticos: Se deforman al actuar una fuerza sobre ellos, pero recuperan su forma cuando la fuerza para.
- Cuerpos plásticos: Se deforman cuando actúa una fuerza sobre ellos, pero no recuperan la forma al cesar la fuerza.
- Cuerpos rígidos: No se deforman al actuar una fuerza; en caso de que la fuerza sea muy grande se rompen.
Aunque esta es una
clasificación un poco "limitada". Dependiendo de lo intensa que sea
la fuerza aplicada, un cuerpo puede pertenecer a un tipo u otro, es decir, se
puede comportar como elástico, plástico o rígido. Es más una cuestión
convencional.
2.
Unidad, medida y dibujo de fuerzas
La
unidad de fuerza del Sistema Internacional es el newton, que se representa por N. Un newton es la fuerza necesaria para producir una
aceleración de 1 m/s2 a
un cuerpo de 1 kg de masa.
Para medir las fuerzas se utilizan los dinamómetros. Los dinamómetros se basan en la ley de Hooke: "La deformación que se produce
en un muelle es directamente proporcional a la fuerza".
Como hemos dicho, las fuerzas son la medida de una
interacción; por tanto debemos encontrar los pares de
fuerzas siempre.
El nombre de la fuerza será:
FA,B
·
donde A es el cuerpo que ejerce la fuerza
·
y B es el cuerpo sobre el que se ejerce la fuerza.
Por ejemplo, en una piedra
que cae, las fuerzas serán la que ejerce la Tierra sobre la piedra (FTierra,piedra)
y la que ejerce la piedra sobre la Tierra (Fpiedra,Tierra).
Veamos unos ejemplos:
3.
Me empujas, te empujo, ¿nos movemos?
Bueno, es momento de repasar
lo que has aprendido acerca de las fuerzas:
·
siempre van en pareja, ya que
son interacciones entre dos cuerpos.
·
son magnitudes
vectoriales, que puedes dibujarlas, pues
no solo importa lo grandes que son, sino también sobre qué y hacia dónde
actúan.
·
se miden en newton.
·
provocan cambios en el
movimiento de un cuerpo y/o en su forma.
¿Qué quiere decir eso de que
provocan cambios en el movimiento? ¿Por qué y cómo?
Fue Newton (sí, el de la
manzana) quien, basándose en los trabajos de Galileo, estableció las propiedades de las fuerzas y la relación de
éstas con el movimiento.
Todo el trabajo se resumió en tres leyes o principios.
3.1.
Primera ley de Newton: el principio del sillón
La primera ley de Newton, que
se llama también principio de
inercia, nos aclara
perfectamente el tema: a todos los cuerpos, incluidos nosotros, nos cuesta
cambiar la situación en la que estamos.
«Si sobre un cuerpo no
actúa ninguna fuerza o la suma de todas ellas es nula, el cuerpo mantendrá su
estado de movimiento»
Esto
es, si está parado seguirá parado, y si se está moviendo seguirá con movimiento
uniforme, sin aceleración.
Piensa en la siguiente
situación: ¿qué ocurre cuando vas en bici y tienes que frenar bruscamente? La
respuesta es clara, te vas hacia adelante. ¿Por qué? Pues porque tendemos a seguir con la misma
velocidad que teníamos, la bici para y nosotros seguimos.
3.2.
Segunda ley: Me empujas ¡me muevo!
La segunda ley está
relacionada con las fuerzas, y nos explica qué
ocurre cuando actúa una fuerza sobre un cuerpo.
Cuando sobre un cuerpo actúan fuerzas pueden ocurrir varias
cosas:
·
que la suma de las
fuerzas sea nula (cero) y entonces el cuerpo no cambia de estado (si estaba
parado sigue parado, si se estaba moviendo sigue con el mismo movimiento). ¡Ya
lo decía la primera ley ¿verdad?!
·
que la suma de las
fuerzas que actúan sobre él no sea nula; entonces el cuerpo se acelera, más o
menos dependiendo de la masa.
La suma de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es igual
al producto de la masa del cuerpo por la aceleración que provocan las fuerzas.
3.3.
Tercera ley: el suelo me mueve
Es un poco liado el
enunciado, léelo despacito:
"Si un cuerpo
ejerce una fuerza sobre otro, éste, a su vez, ejerce una fuerza igual y de
sentido contrario sobre el primero"
Aquí tienes varios ejemplos
Una de las primeras
consecuencias de este principio es el retroceso
de las armas. La fuerza que
empuja a la bala hacia adelante es igual y opuesta a la que empuja hacia atrás
al arma correspondiente.
Otro ejemplo es el la de la discusión del hombre con el burro.
– Decía el burro: "¿Para qué
voy a empujar el carro, si éste ejerce una fuerza igual sobre mí, por lo que no
podré moverlo?"
– Le contestó el hombre, después de
pensar un poco: "no te preocupes, tú empuja con tus patas al suelo,
que éste será quién te empuje a ti".
Esto es cierto, andamos
porque el suelo nos empuja. Si estamos en un lago helado y el suelo resbala y
no nos empuja, no podemos salir... salvo que consigamos una fuerza, ¿cómo?,
pues por ejemplo, con el retroceso. Solo tenemos que lanzar un objeto y con la
misma fuerza con la que lo lanzamos, nos empujará a nosotros el objeto, pero en
sentido contrario.
ACTIVIDADES
1.
Elige si los siguientes
cuerpos son rígidos (R), plásticos (P) o elásticos (E):
|
Papel….
|
Goma del pelo….
|
Vidrio….
|
Bolsa….
|
Muelle….
|
Madera….
|
Hilo de cobre….
|
Cerámica….
|
2.
Di si las siguientes
fuerzas son a distancia o de contacto:
a) Tirar de un coche con una cuerda desde lejos es una fuerza
b) La atracción Tierra-Sol es una fuerza
c) Empujar un mueble es una fuerza
3.
A continuación tienes
dos imágenes donde se nombran las fuerzas. Indica si el nombre que se les ha
puesto es el correcto en cada caso:
a) Interacción balón-antebrazo:
b) Interacción remolque tractor
1.
¿Qué ocurre cuando un
autobús que está parado comienza a andar?
2.
Observa la siguiente imagen. Si el coche
va a 40 km por hora en el momento del choque:
3.
Si sobre un cuerpo de
50 kg aplicamos una fuerza de 10 N.
¿Cuál será la aceleración con que se mueve?
4.
Si a un cuerpo le
aplicamos una fuerza de 200 N y provocamos una aceleración de 0,5 m/s2.
¿Cuál es su masa?
5.
Una pelota de golf tiene
una masa de 45 gramos y es golpeada con una fuerza de 200 N. Marca la respuesta
más correcta de las siguientes:
a) La bola adquiere una aceleración de 4,4 m/s2 y sobre el palo se ejerce una fuerza
de 200 N en sentido contrario al de la pelota.
b)
La bola adquiera una aceleración de 4444,4 m/s2 , y sobre el palo se ejerce una fuerza
de 200 N en sentido contrario al de la pelota.
c)
La bola adquiera una aceleración de 4444,4 m/s2 y sobre la bola se ejerce una fuerza
contraria de 200 N.
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