Tipos De Fuerzas

P.-¿Qué es Fuerza? R.-Se entiende como fuerza a cualquier acción o influencia que es capaz de modificar el estado de movimiento de un cuerpo, es decir, de imprimirle una aceleración a ese cuerpo.

P.-¿Qué son fuerzas de contacto? R.- Las fuerzas de contacto son ciertos tipos de fuerzas que se presentan en los objetos que interactúan y que estan físicamente en contacto (Por ejemplo: la fuerza con que se empuja un objeto, la fuerza de fricción, etc.)

P.-¿Qué son fuerza de acción y de distancia? R.-Este tipo de fuerzas se caracterizan por presentarse en los objetos no se encuentran físicamente en contacto (Ejemplos típicos de este tipo de fuerzas son la fuerza de atracción gravitatoria y la fuerza magnética, etc.)

P.-¿Qué es una interacción? R.-Es la relación existente entre dos cuerpos de un sistema en la cual el estado de velocidad de cada uno de estos cuerpos es determinado por la actividad del otro.

P.-¿Qué es fuerza de fricción o rozamiento? R.-Es la fuerza que actúa sobre un cuerpo de manera que impide o retarda el deslizamiento de éste respecto a otro en la superficie que ambos tengan en contacto.

P.-¿Qué es una fuerza normal? R.-Si dos cuerpos están en contacto, de acuerdo al principio de acción y reacción (Newton), se ejercen fuerzas iguales en magnitud, pero en sentido contrario, sobre ambos cuerpos. Esta fuerza debido al contacto se llama fuerza normal y es siempre perpendicular a la superficie que se encuentra en contacto.

P.-¿Qué es una unidad de fuerza? R.-En el sistema internacional de medidas la unidad de fuerza es el Newton, en honor al gran científico inglés Sir Isaac Newton. Un newton equivale a un kg·m/s2.

P.-¿Cómo se define la unidad de fuerza? R.-El newton se define como la fuerza que es necesaria para que una masa de un kilogramo pueda acelerar un metro por segundo cada vez que transcurre un segundo. Se acostumbra denotar esta expresión a través de las unidades de fuerza: Kg·m/s2.

P.-¿Qué decía Aristóteles en relación con el movimiento de un objeto y la fuerza aplicada a el mismo? ¿Por qué esto fue un error? R.-El filosofo Aristóteles al analizar las relaciones entre las fuerzas y el movimiento, pensó que un cuerpo se mantendría en movimiento solo si existiera una fuerza que actuase sobre él de manera constante. A esta idea se le considera un error porque actualmente se sabe que los cuerpos mantienen su estado de movimiento aún cuando no se les aplique una fuerza externa. • • • • • • • •

Tipos de fuerzas Aristoteles, Copernico y Galileo Primera ley de Newton Masa, peso y volumen Masa, peso y volumen (2) Fuerza, masa y aceleracion Segunda ley de Newton Fuerza de friccion o roce

P.-¿Qué llevo a los seguidores de la teoría aristotélica a afirmar que la tierra no se movía? R.-Los seguidores de las enseñanzas de Aristóteles concebían que la tierra era el centro del universo y que a su alredor se movían el resto de los astros celestes (El sol, la luna y las estrellas). Según Aristóteles para que un cuerpo se moviera era necesario que una fuerza actuace constantemente sobre el mismo. Esto quiere decir que al dejar de actuar la fuerza, el cuerpo eventualmente se detendría. Siendo cierto el hecho de que el planeta Tierra tiene unas dimensiones gigantescas, es resultaba imposible imaginar que existiese una fuerza con la suficiente magnitud como para mantenerla en movimiento. Como consecuencia de este razonamiento, era un hecho para los aristotélicos que la tierra no se movía.

P.-¿Quién fue Copernico? ¿Por qué lo afirmado por él fue tan controversial en su época? R.-Nicolás Copernico fue un astrónomo polaco que vivió entre 1473 y 1543. Durante la época que vivió Copérnico se pensaba ampliamente que el resto de los astros celestes giraban al rededor de la tierra y esta creencia era sostenida también por las creencias religiosas. De manera que la afirmación de que la tierra giraba alrededor del sol y no al revés causó un gran revuelo en la comunidad científica y en la religiosa que tildó de herejía semejante afirmación.

P.-¿Quién fue Galileo y que contribuciones aporto a la física? R.-Fue un astrónomo, filosofo, matemático y físico que estuvo relacionado estrechamente con la Revolución Científica. Eminente hombre del Renacimiento, mostró interés por casi todas las ciencias y artes (música, literatura, pintura). Sus logros incluyen la mejora del telescopio, gran variedad de observaciones astronómicas, la

primera Ley del Movimiento y un apoyo determinante para el copernicanismo, ha sido considerado como el "Padre de la Astronomía Moderna", el padre de la ciencia.

P.-¿Cuál fue el experimento de Galileo que le permitió refutar las ideas de Aristóteles sobre el movimiento? R.-Aristóteles había señalado que todo cuerpo sólido cae a la tierra con una velocidad que esta en función a su peso. Galileo lanzó dos objetos de diferentes masa desde lo alto de una torre intentando explicar que todos los objetos son atraídos hacia la tierra con la misma fuerza, independientemente de la masa de los mismo. De esta manera, si Galileo tenía razón, ambos objetos llegarían al suelo al mismo tiempo, cosa que sucedió. Para contrarrestar la idea de que todo cuerpo se mantendrá en movimiento sólo si una fuerza es aplicada de forma constante sobre él, Galileo diseño do planos inclinados en ángulos opuestos y separados en su base por una superficie plana. Desde lo alto de uno de los planos soltó una esfera y dejó que rodará por la pendiente. La bola descendió corrió sobre el plano y luego subió por el plano inclinado a cierta altura. Galileo aseguro que la esfera trataba de alcanzar la altura que tenía inicialmente y que por tanto había "algo" que trataba de evitar que alcanzara su objetivo. Por tanto, Galileo afirmo que si ese "algo" no existiese y se retirara el plano inclinado opuesto la esfera seguiría en su recorrido sobre la superficie plana eternamente, según lo que se indica en las leyes de Newton.

P.-¿Cuál es el enunciado de la Primera Ley de Newton? R.-La primera ley de Newton señala que "Todo cuerpo continua en su estado de reposo o velocidad uniforme en línea recta a menos que una fuerza neta actué sobre él y lo obligue a cambiar ese estado". Esto contrasta con lo que creyó Aristóteles, quien pensaba que se necesitaba una fuerza continua para mantener un objeto en movimiento sobre un plano horizontal.

P.-¿Qué es Inercia?¿Por qué a la primera ley de Newton también se le conoce como ley de la inercia? R.-La inercia es la tendencia que presenta un cuerpo en reposo a permanecer inmóvil, o la de un cuerpo en movimiento a tratar de no detenerse. A la primera ley de Newton se le conoce como ley de la Inercia, ya que describe con presición el comportamiento de la inercia.

P.-¿Se aplica la ley de inercia a objetos en movimiento o en reposo? R.-Obviamente, la ley de la inercia se aplica tanto a los cuerpos en movimiento como a los cuerpos en reposo. Por tanto, la ley de la inercia se aplica a todos los cuerpos de forma independiente a cual sea su estado de movimiento.

P.-La primera Ley de Newton establece que no se requiere fuerza alguna para mantener un cuerpo en movimiento. ¿Por qué, entonces, un ciclista tiene que pedalear permanentemente para continuar avanzando?

R.-Sucede que en que en el caso del ciclista existe una fuerza que se opone a que la bicicleta continue moviéndose, esta es la fuerza de fricción. Entonces, el ciclista debe vencer la fuerza de rozamiento que lo va frenando progresivamente, es por ello que debe pedalear continuamente.

P.-Si un astronauta lanza una roca en un sitio del cosmos donde no hay influencia de fuerza gravitatoria o de roce a) ¿Se detendrá la roca gradualmente ¿, b)¿Se seguirá moviendo con la misma velocidad y la misma dirección? R.a)No, la roca debería describir una trayectoria en línea recta en la dirección en la cual fue lanzada sin detenerse jamás. b)La roca debería seguir moviéndose sin variar la velocidad con la que fue lanzada y en la misma dirección, según se enuncia en la primra ley de newton.

P.-Cuando un automóvil es chocado por detrás, se corre el riesgo de que sus pasajeros sufran daños en el cuello. ¿de qué forma se aplica la Ley de Newton en este caso?, ¿cuál es el papel de los apoya cabeza y cómo puede evitar esos daños?. R.-Debido a la primera ley de Newton, los cuerpos en reposo tienden a continuar en reposo. De tal manera que cuando, por la fuerza del choque, el carro sale disparado hacia adelante, sus ocupantes que estaban en reposo tienden a permanecer en reposo, por lo que sus cabezas se impulsaran hacia atrás con respecto al carro. Por eso sentimos el jalón en todo nuestro cuerpo. Debido a esta fuerza. De allí que debemos proteger la cabeza colocándole un apoyo para que la fuerza opuesta a la del choque no induzca un movimiento sobre ésta.

P.-¿Por qué se siente una sensación extraña cuando un ascensor que sube, se detiene bruscamente en un piso de un edificio? R.-Esa sensación extraña se debe a la existencia de la Ley de Inercia. Al estar todo nuestro cuerpo en movimiento, este tendrá la tendencia a permanecer en movimiento. Cuando al estar subiendo repentinamente se detiene el ascensor, nuestro cuerpo internamente tenderá a seguir subiendo. Es decir, nuestros órganos internos y nuestra sangre sufren un ligero desplazamiento hacia arriba, cuando el ascensor se detiene, ocasionado por este principio de inercia.

P.-¿Qué es una fuerza no balanceada? Dé ejemplos de fuerza no balanceada y balanceada R.-Una fuerza no balanceada es aquella fuerza que hace variar el estado de movimiento de un cuerpo, es decir, la que produce la aceleración de un cuerpo. Una "fuerza no balanceada" puede ser la que impulsa una bala al salir de un fusil, mientras que una fuerza balanceada puede ser la fuerza normal.

P.-¿Qué es un diagrama de cuerpo libre? R.-Un diagrama de cuerpo libre es una especie de croquis que se representa sobre un eje de coordenadas. En el croquis deben indicarse absolutamente todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo. Es al resultado de esta representación a la que se le denomina diagrama de cuerpo libre.

P.-¿Cuál es el concepto de masa? ¿Cómo se relaciona con el concepto de inercia? R.-La masa es una medida de la cantidad de material que posee un cuerpo. La masa también constituye una medida de la inercia de un cuerpo. Mientras mayor sea la masa, mayor será la fuerza necesaria para mover el objeto. Es decir, será más difícil variar su estado de movimiento.

P.-¿Qué mide el volumen de un cuerpo? ¿A mayor volumen hay más masa? R.-El volumen de un cuerpo mide el espacio que este ocupa. Sin embargo, no siempre se cumple que a mayor volumen habrá mayor masa, puesto que entre ambas propiedades hay que considerar una tercera propiedad que se conoce como densidad que indica cuanta masa tendrá cierto volumen de un material cualquiera.

P.-¿Qué es el peso? ¿Cuál es la diferencia con la masa? R.-El peso de un cuerpo no es otra cosa que la fuerza de atracción gravitacional que ejerce la tierra sobre los cuerpos que están a su alrededor. El peso es muy diferente a la masa, ya que esta sólo es una medida de la cantidad de materiales que posee un cuerpo. Es interesante el hecho de que el peso de un cuerpo puede obtenerse al multiplicar la masa por la gravedad terrestre.

P.-Para evitar ser alcanzado por un búfalo de gran tamaño un hombre se mueve en zig-zag. Explique por qué esta táctica puede dar resultados. R.-Debido a que el búfalo posee una masa mayor que la del hombre, al búfalo se le hará mas difícil dominar el movimiento en zig-zag, ya que según el principio de la inercia al tratar de hacer el cambio de dirección la masa del búfalo tenderá a seguir en línea recta. Por lo tanto el búfalo necesitará mucha más fuerza que el hombre para que su cuerpo de gran masa cambie de dirección y mantenga su rápidez.

P.-¿Cómo se compara la masa de un objeto en la tierra y en la luna?¿Cómo se compara su peso? R.-El peso necesariamente varía con la gravedad..., es decir, una persona no "pesa" igual acá en la tierra, donde la fuerza gravitatoria vale 9,8 m/s2, que en la luna, donde su valor es mucho menor.

Es posible asegurar que la masa de un cuerpo no cambia ni en la tierra ni en la luna, pero el peso será diferente porque las fuerzas de gravedad son distintas.

P.-¿Cuál es el peso de una gandola en el espacio libre? R.-Debido a que en el espacio no existe fuerza de gravedad (o es muy débil), podemos asegurar que una gandola no pesa absolutamente nada en el espacio exterior.

P.-Un cuerpo grande de latas vacías de refrescos es compactado para ser transportado hasta la planta de reciclaje. ¿Cambio el volumen total?, ¿La masa?, ¿El peso?, ¿La inercia?. R.-Es más que evidente que el volumen total si cambia, puesto que se ha aplicado una fuerza que deforma a la lata, reduciendo su volumen. Los demás valores como la masa, el peso y la inercia permanecerán sin cambios, debido a que la masa no varía (solo se comprime la lata, no se rompe ni se le quita un pedazo), y ya que tanto la inercia como el peso dependen de la masa, ambos parámetros deben necesariamente permanecer constantes.

P.-¿Por qué es mas difícil detener a una gandola que a un automóvil, si alguno de ello sufre una avería en los frenos? R.-Debido a la inercia. A mayor masa existirá mayor inercia, es decir, será mas difícil, hablando en términos de fuerza, detener a un objeto que se mueve con una gran masa que a uno con una masa pequeña.

P.-Si se duplica la masa que contiene una caja de madera, ¿Se duplica su inercia? ¿se duplica su peso? R.-Si tanto la inercia como el peso dependen de la masa,al duplicar la masa, tanto el peso como la inercia aumentarán.

P.-¿Qué pesa más: 1 kg de clavos en la luna o 1 kg de algodón en la tierra? R.-Ya que el peso es el producto de la masa por la gravedad, haría falta saber cual es la gravedad de la luna para poder decir cual es el peso de los clavos en la luna. Sin embargo, cabe decir que ambas masas son iguales por lo que con seguridad el kilo de algodón tendría mayor peso en la tierra que el kilo de clavos en la luna, ya que la gravedad en la luna es menor que la que existe en la tierra.

P.-¿Qué es fuerza neta? R.-Aunque en ciertos casos puede actuar una sola fuerza sobre un cuerpo, lo que ocurre comúnmente es que actúan dos o más fuerzas sobre un cuerpo. La fuerza neta viene a ser la resultante que se obtiene al sumar todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo. Al momento de calcular la aceleración de un cuerpo debe utilizarse la fuerza neta para obtener un resultado correcto. En el caso de que sobre el cuerpo actúe una sola fuerza, la

fuerza neta será igual a la fuerza aplicada. Recordemos que la fuerza neta es la que puede acelerar un cuerpo al cambiar su magnitud, su rapidez o modificar la dirección.

P.-¿Qué es una fuerza normal? R.-La fuerza normal es la fuerza ejercida por una superficie sobre un cuerpo que se encuentre apoyado en ella, en reacción al peso que tiene que soportar. La fuerza normal suele ser representada graficando un vector perpendicular al plano de la superficie de contacto y en dirección contraria al peso que soporta.

P.-¿Qué relación hay entre la fuerza neta y la aceleración? R.-Mientras mayor sea la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo de masa constante, mayor será la aceleración que alcanzará el cuerpo. Dicho de otra manera, al duplicar la fuerza neta, se duplicará la aceleración. El enunciado de este comportamiento se expresa diciendo que la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre el mismo.

P.-¿Qué relación hay entre la masa y la aceleración? R.-La relación que existe es que mientras mayor sea la masa de un cuerpo, menor será la aceleración que alcanzará el cuerpo al aplicarle siempre una misma fuerza. El caso contrario también es cierto: mientras menor sea la masa de un cuerpo, mayor será la aceleración que alcanzará el cuerpo al aplicarle siempre una misma fuerza. Dicho de otra forma, la aceleración dependerá de la masa del cuerpo si aplicamos siempre una misma fuerza.

P.-Si un cuerpo no tiene aceleración, ¿Se puede decir que no hay fuerzas actuando sobre el mismo? Aunque es cierto que un cuerpo no acelerará si no hay fuerzas aplicadas sobre el mismo, también puede ocurrir que existan varias fuerzas aplicadas sobre el cuerpo pero que estén balanceadas entre sí (es decir, son fuerzas que tienen igual magnitud pero direcciones opuestas por lo que ellas mismas se anulan), por lo que la fuerza neta será cero y por tanto el cuerpo no acelerará.

P.-Expresa matemáticamente la segunda Ley de Newton y describe su significado físico R.-La segunda ley de Newton puede expresarse matemáticamente con la siguiente expresión Aceleración = Fuerza neta / Masa, es decir, a = F/m Físicamente hablando, la aceleración producida por una fuerza neta sobre un objeto es directamente proporcional a la magnitud de dicha fuerza, y en su misma dirección, e inversamente proporcional a la masa del objeto.

P.-Si una agenda electrónica tiene una masa de 100 gramos ¿Cuál es su peso en newton?

R.-Si la masa del objeto es de 100 gramos, entonces expresado en kilogramos la masa del objeto será de 0,1 kilogramos. Por otro la aceleración de gravedad terrestre es de 9,81 m/s2, por tanto el peso del objeto será P=m·g. P = 0,1Kg·9,81 m/s2 = 0,981 N P = 0,981 N

P.-¿Como explica la segunda Ley de Newton el hecho de que objetos con masas distintas tarden lo mismo en caer desde una altura h? R.-Aun cuando el peso es directamente proporcional a la masa, la aceleración siempre va a permanecer constante con un valor igual a g (aceleración de gravedad). El tiempo en cada caída libre está dado por la raíz cuadrada del doble del desplazamiento vertical previamente dividido por la aceleración de gravedad. Como g (gravedad) es una constante y los cuerpos se deben dejar caer desde igual altura h, el tiempo de caída será independiente de la masa en cualquier caso.

P.-¿Cuáles fuerzas afectan la caída de un objeto? R.-Al caer un cuerpo con masa m hacia la superficie del planeta, las únicas fuerzas que podrían actuar sobre él, son la fuerza de atracción de gravedad, conocida también como la fuerza gravitacional y la fuerza de resistencia que ofrecerá el aire.

P.-¿Qué es fuerza de fricción y que la origina? R.-La fuerza de fricción es la fuerza que se opone a que un cuerpo se desplace al estar en contacto con otro. La fricción se origina en el hecho de las superficies no suelen ser perfectamente lisas, por lo que las irregularidades que existen en las superficies impedirán que las superficies se desplacen libremente entre sí. El fenómeno de la fricción está presente en la interacción de todos los medios sólidos, líquidos y gaseosos y la magnitud de la misma siempre dependerá de la naturaleza de las superficies que se encuentran en contacto. Si las superficies están pulidas la fricción será menor que en el caso de superficies rugosas.

P.-¿Cuál es la diferencia entre fricción estática y fricción dinámica? R.-La diferencia que existe entre fricción estática y fricción dinámica, es que la fricción estática es la que impide que un cuerpo comience a moverse (la velocidad relativa entre las dos superficies es cero), y la fricción dinámica es la que existe cuando el objeto ya se encuentra en movimiento (en este caso hay movimiento relativo entre las dos superficies).

P.-¿Qué efectos positivos y negativos tiene la fricción? R.Positivos: Es un hecho que no sería posible caminar sino fuera por la presencia de la

fricción. Todos hemos experimentado lo difícil que resulta caminar sobre una superficie pulida. En este caso, de poca fricción, la persona resbala sin poder avanzar efectivamente. Negativo: Su presencia causa desgaste considerable en maquinarias y equipos. Los aceites lubricantes utilizados en un automóvil, por ejemplo, disminuyen el rozamiento entre las partes móviles de los mismos, reduciendo así el consumo de energía.

P.-¿Qué relación tiene la fuerza de fricción con el peso de un cuerpo? La fuerza de rozamiento es proporcional al peso, debido a que la fuerza de fricción es proporcional a la fuerza normal (y a su vez, en superficies horizontales, el peso es igual a la fuerza normal). Es decir a mayor peso, mayor será la fuerza de fricción

P.-¿Por qué es mas fácil el deslizamiento de un cuerpo en movimiento que el de uno en reposo? R.-Es más fácil deslizar un cuerpo en movimiento debido a que el coeficiente de roce dinámico es menor que el coeficiente de roce estático. Esto es debido a que cuando el cuerpo esta en movimiento las irregularidades microscópicas de las superficies pueden ser salvadas con mayor facilidad al contar el cuerpo con cierto impulso que se mantiene al tratar el cuerpo de mantenerse en movimiento gracias a la inercia.

P.-Si se empuja un objeto con una fuerza de 20 N y este no se mueve, ¿Cuál es el valor de la fuerza de fricción? R.-Mientras no se le aplique al cuerpo la fuerza de roce máxima que pueda ofrecer el mismo (f = Md · Fn), el valor de la fuerza de fricción será igual a la fuerza aplicada. En este caso como la fuerza aplicada es menor a la fuerza máxima de fricción ya que el cuerpo no se mueve, el valor de la fuerza de fricción será igual a la fuerza aplicada. Es decir, la fuerza de fricción es de 20 N.

P.-¿Qué dirección tiene la fuerza de fricción en relación con la fuerza aplicada? R.-La fuerza de fricción siempre se opondrá al movimiento del cuerpo, por lo tanto, la dirección de la fuerza de fricción será contrario a la dirección de la fuerza aplicada.

P.-¿Por qué gracias a la fuerza de fricción es mas fácil caminar sobre una superficie rugosa que sobre una superficie lisa? R.-Es más fácil caminar sobre la superficie rugosa debido a que hay una mejor fricción. Esto permite que el pie no resbale ya que la superficie genera una fuerza de fricción hacia adelante que impide que el pie resbale hacia atrás por lo que se produce el avance. En el caso de la superficie lisa, el caminante ni siquiera podrá tenerse en pie, cayendo inevitablemente.

P.-¿Por qué un cuchillo afilado corta mejor que uno romo?

R.-La fuerza de fricción de un cuerpo, al depender del peso, seguirá teniendo la misma magnitud independientemente de su superficie de contacto. Entonces, la fuerza de fricción siempre será la misma. En ese sentido, si el cuchillo está afilado, al ser la superficie de corte menor, se producirá un mayor desgarre de la carne gracias a la fuerza de roce.