7 dynamics

Fuerzas, trabajo y energía

7 Fuerza, trabajo y energía
Introducción
¿Por qué cae una pelota? ¿Por qué se mueve un clip de acero al acercarle un imán? Porque en ambos casos existe
una interacción (entre la pelota y la Tierra o entre el clip y el imán). Es decir existen fuerzas que actúan sobre la pelota
y sobre el clip.

1. Las fuerzas

Definición y características
Fuerza es toda causa capaz demodificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo o de producir en él una
deformación.
Las fuerzas son magnitudes vectoriales y por ello su efecto sobre los objetos depende de su intensidad o módulo y
además de la dirección y sentido en los que actúe, así como en el punto en el que se aplique.
No se puede saber lo que puede hacer una fuerza sin conocer su valor, dónde
está aplicada y quédirección y sentido tiene.
La unidad de fuerza en el SI es el Newton (su definición la veremos en el apartado de la 2ª Ley de Newton pues es a
partir de esta ley como se define).
Las fuerzas se representan mediante una flecha (vector):
Origen: en el punto O.
Dirección: la de la recta que contiene a la flecha.
Sentido: el de la flecha.
Módulo o intensidad: 5N

Origen de las fuerzas
Una interacciónentre dos objetos siempre
produce dos fuerzas iguales y opuestas, cada
una de las cuales está aplicada en cada uno
de los objetos que interactúan (ver figura de
la derecha).

Efectos que producen las fuerzas
Las fuerzas pueden producir dos clases de efectos sobre los cuerpos sobre los que actúan:
Efecto estático: deformaciones (éstas pueden ser perceptibles
unas veces y otras, al ser muy pequeñas,puede que no se
perciban. (por ejemplo, efectos en muelles, gomas, carrocerías,
etc.)
Efecto dinámico: las fuerzas pueden hacer pasar a un cuerpo del
estado de reposo al de movimiento; cambiar el valor de la
velocidad aumentándola o disminuyéndola y modificar la
dirección de la velocidad.
NIVEL II - FÍSICA Y QUÍMICA 

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Fuerzas,trabajo y energía
Medida de fuerzas: ley de Hooke
Consideremos unmuelle de longitud L0 del que colgamos una fuerza (peso) de módulo F. La deformación que
produce la fuerza es igual a la variación de la longitud
Δ l=L−L0 que experimenta el muelle y que se denomina
L0
alargamiento.
Experimentalmente se comprueba que hay una relación de
proporcionalidad directa entre el módulo de la fuerza aplicada y el
alargamiento producido:

F =k · Δ l=k ( L− L0 )
Esta relaciónse conoce con el nombre de ley de Hooke. La
constante de proporcionalidad k, se denomina constante elástica
del muelle e indica la fuerza que se debe aplicar para producir en
un muelle un alargamiento igual a la unidad de longitud.
Si junto al muelle se coloca una regla graduada y se anotan
unas marcas que indiquen la fuerza aplicada para producir un determinado alargamiento, entonces se construyeun
aparato para medir fuerzas que se llama dinamómetro. Para todos los muelles existe un alargamiento, denominado
límite de elasticidad, que si se sobrepasa, no se recobra la longitud inicial, y deja de cumplirse la ley de Hooke.

ACTIVIDAD resuelta
Un muelle mide 6 cm en reposo. Al tirar de él con una fuerza de 2 N se observa que mide 7 cm. Si el muelle cumple la ley
de Hooke, calcula: a) elvalor de la constante k del dinamómetro en undicades del SI; b) la longitud del muelle cuando la
fuerza aplicada sea igual a 8 N; c) la masa que cuelga del muelle cuando el alargamiento es 5 cm, en un lugar en el que la
aceleración de la gravedad g es igual a 9,8 m/s 2

a) Aplicando la ley de Hooke:
b)

F =k ( L−L 0) ⇒ k =

F =k ( L−L 0) ⇒8=200( L−0,06)⇒

F
2
=
=200 N/m
L−L 0 0,07−0,06

L−0,06=

8
⇒L=0,04+ 0,06=0,1 m =10 cm
200

c) Cuando el alargamiento Δ l = 5 cm, se tiene: F =k ( L−L 0) ⇒ F =200· 0,05 k =10 N Esta
fuerza es igual al peso del objeto que se cuelga. Por tanto: F =P=m· g ⇒ 10=m· 9,8⇒ m=1,02 kg

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 FÍSICA Y QUÍMICA – NIVEL II

Fuerzas, trabajo y energía
ACTIVIDADES propuestas
1. Dibuja un vector indicando sus características. Escribe las expresiones algebraicas de sus...