Dinamica

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Física General I Paralelos 05 y 22. Profesor RodrigoVergara R

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Física General I Paralelos 05 y 22. Profesor RodrigoVergara R
F = m ⋅a

0201) Fuerza y Diagrama de Cuerpo Libre A) Definición de Fuerzas
La primera noción que se tiene de fuerza es la actividad muscular. Se dice que, por ejemplo, el levantador de pesas capaz de levantar 120 [kg] es “fuerte” o “tiene mucha fuerza” Sedenomina fuerza a cualquier causa o agente físico que produce • Cambios en el estado de movimiento • Deformación de los objetos • Equilibrio o pérdida de equilibrio Definiendo las unidades • Sistema MKS: Si se aplica una fuerza a un cuerpo de 1[kg] de masa, de modo que este adquiera una aceleración de 1 [m/s2], la fuerza aplicada corresponde a 1 Newton (1 [N] = 1 [kg m/s2]). Sistema CGS: Si se aplicauna fuerza a un cuerpo de 1[g] de masa, de modo que este adquiera una aceleración de 1 [cm/s2], la fuerza aplicada corresponde a 1 Dyna (1 [Dy] = 1 [g cm/s2]). 1[N ] ≡ 10 5 [dy ] Sistema Técnico Métrico: El kilopondio o kilopeso ([kp], [kgf], [kgp], kg ). 1[kp ] ≡ g [N ]

Figura 4) La fuerza se puede medir con un dinamómetro

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Figura 1) Para que exista fuerza, deben existir dos agentes. Losobjetos no tienen fuerza por sí solos, por lo que la fuerza no es una propiedad intrínseca de los cuerpos. Para que exista una fuerza tienen que existir al menos dos agentes que interactúan entre sí: uno que aplica la fuerza y otro que la recibe. Se habla de “la fuerza que actúa sobre un objeto y que produce efectos en él” ó “la fuerza ejercida por un objeto sobre otro”. Existen dos tipos defuerzas (ver figura 2): • Las fuerzas de contacto, en las cuales se requiere contacto físico directo. Ejemplos: fuerza elástica, tensión, normal, roce, etc. • Las fuerzas de campo o de distancia, en las cuales no existe contacto físico directo, sino que se produce una interacción a distancia a través de un campo generado por los cuerpos implicados. Las tres fuerzas más conocidas de este tipo son: lafuerza gravitacional (relacionada con el peso), la fuerza eléctrica y la fuerza magnética.

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Figura 5) La fuerza aplicada por el hombre sobre la cortadora de pasto tiene dos componentes: una que aplasta la cortadora contra el suelo (FY), y otra que la hace avanzar (FX)

Uno de los instrumentos más conocidos para medir fuerzas es el dinamómetro (ver figura 4), que consiste en un ganchoadherido a un resorte en el cual se cuelga el cuerpo al que se le quiere medir la fuerza.

D) La fuerza como vector y la fuerza neta
La fuerza es una cantidad física vectorial, pues tiene las cuatro características de un vector: punto de aplicación, dirección, sentido y magnitud. En las figuras 5 y 6 se aprecian situaciones en las que se visualiza el carácter vectorial de la fuerza. Figura 2)Tipos de Fuerzas En la figura 7 se aprecia un bote que navega a través de un río tirado a cada lado de la orilla por r r dos perros, que aplican fuerzas F1 y F2 de igual magnitud F y las direcciones mostradas en la figura. Las fuerzas se pueden expresar vectorialmente como: r ˆ ˆ F1 = F ⋅ [cos (α ) ⋅ x + sen (α ) ⋅ y ] Figura 6) Las dos fuerzas que ejercen las cuerdas de un arco sobre la flechaequivalen a una fuerza suma vectorial de ellas.
r F1
r F2

B) Medición de Fuerzas
Vamos a medir fuerza y definir unidades de fuerza a partir de uno de sus efectos más comunes: la adquisición de aceleración. Para ello vamos a usar el tercer principio de Newton (que será explicado posteriormente): Considere un cuerpo de masa m sobre superficie lisa (sin roce), al cual se le aplica una fuerza F,adquiriendo una aceleración a. Se cumple que:

α α

y x

r r F1 = F2 = F

Figura 3) Aplicación de fuerzas

Figura 7) Bote en un rio tirado por perros.

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Física General I Paralelos 05 y 22. Profesor RodrigoVergara R r ˆ ˆ F2 = F ⋅ [cos (α ) ⋅ x − sen (α ) ⋅ y ] Cuando a un cuerpo se le aplican dos o más fuerzas (ver figura 8) se produce en este un efecto equivalente al de una sola...