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FíSICA 20 AÑO EPET N° 8 Y 14PROGRAMA DE CONTENIDOS

UNIDAD N° 1: Magnitudes

Concepto de magnitud: unidades. Conversión de unidades de masa, longitud,superficie y volumen. Uso e interpretación de la notación científica.Magnitudes escalares. Magnitudes vectoriales. Masa - Peso: conceptos,

unidades, medición, diferencias. Ley de la gravitación universal, Fuerzas,características, grafica vectorial. Leyes de Newton.

UNIDAD N° 2: - Estática

Fuerzas: concepto, Representación gráfica. Sistemas de fuerzas. Resultante.Equilibrante.Sistemas Colineales: resolución gráfica y analítica.Fuerzas Concurrentes: resolución gráfica (Regla del paralelogramo, poligonalpolígono funicular) Ymétodo analítico.Fuerzas paralelas: resolución gráfica y analítica (regla de Stevin)

UNIDADN°2: Cinemática

Concepto de movimiento. Trayectoria. Velocidad. M.R.U..: Leyes y gráficos.Aceleración. M.R.U.V.:leyes y gráficos. Aceleración. Caída libre y tiro vertical delos cuerpos (hacia arriba y hacia abajo) características. Aceleración de lagravedad. Problemas de cada uno de los movimientos.

UNIDADN°S: Dinámica

Revisión de principios de inercia, masa, acción y reacción. Aplicación de las leyesde Newton a situaciones cotidianas. Resolución de problemas usando los tresSistemas de unidades: Si. Me.LA.;C.g.S.y técnico.Relación de las leyes con los movimientos y los sistemas de fuerzas.

UNIDADN°4: Trabajo - Energía- Potencia

Concepto de energía, fuentes, propiedades y clasificación (energía mecánica,cinética y potencial). Unidades de Energía en los tres sistemas. ProblemasDefinición y unidades de trabajo. Problemas. Potencia: Concepto. Unidades endistintos sistemas. Problemas. Máquinas simples.

Dpto ti" lísiea BPBJ N° .....

Blog útil: www.fisicaparaentendermas.blogspot.com.\ "

FISlCA PARA EL 29 AÑO DE LA EPET 14 V DE LA EPET S

Hola. Escribo estas líneas para vos, ... sí... para vos, mi alumno de Física.Te quiero explicar ALGUNAS CUESTIONESQUE SON IMPORTANTES:

./ Es muy común ver que a muchos alumnos, al principio les va mal en física. Y No debería ser así.¿Por qué pasa esto? Bueno, el. problema es quee no se puede aprender física sin saber ciertas cosas de

Matemátíca antes, por ejemplo,

• DESPEJAR• USAR CORRECTAMENTELA CALCULADORA• CONVERTIR UNIDADESPor eso vamos a empezar la cursada repasando estas cuestiones para que la Física te encuentrepreparado .

./ Encima es probable que la física no te caiga muy simpática. Es lógico. La física no es simpática.También es probable que te parezca difícil. Te pareció bien. La física ESdifícil. El asunto no tiene arreglo.No hay manera de zafar. Hay que estudiar ...Y hay que estudiaaaaaaaaaaaaaaaaaaar la teoría, queno es lo mismo que leer!!! Y además, hay que hacer muchos problemas .

AGAP-flÁ LAp¡l 'f PFI PH ,1C.A\"<'<l1..A1:>oltA 'f pONrTE A

HlK.fl'L EJE(.l(.ICIDS.

Por eso, la calculadora (sencilla pero científica) debe estar siempre con vos, además de regla,transportador, lápiz y goma .

./ Con este cuadernillo, pretendo que tus apuntes estén ordenados y que no tengas quepreocuparte por comprar el material de física todas las semanas .... Material que vos y yo sabemos quedespués se pierde y cuando lo necesitas nuevamente ....alpiste!!!!Si querés, podés fotocopiarlo o bajarlo de Internet desde el blogwww.fisicaparaentendermas.blogspot.com ,pero ... un consejo !!!1 Tenés que tenerlo!!! •

./ El blog que vas a encontrar anotado en muchas partesdel cuadernillo, también lo preparé paravos ... tiene videos, apuntes, actividades interactivas, tareas a resolver ... link de algunas revistascientíficas, ... en fin es una herramienta más para que la materia te resulte entendib!e e interesante!!!!Consejo .... Usalo!!!

./ Tratar de sacarse física de encima es un error. No es cuestión de zafar. Acá no hay lime lasaco de encima y chau". Zafar ahora te va a traer problemas más adelante en 4Q y/o en 5º año. (Ahí sí,vas a tener que usarla ... ). Cuando tengas que cursar algunas materias que en realidad son físicasencubiertas. ¿EJemplo? Resistencia de materiales, Termodinámica, Mecánica de los fluidos, Máquinastérmicas, física aplicada y demás. La escuela técnica básicamente es física. Si la física no te gusta ....Bueno, probablemente lo tuyo no sea esto. ( Pensalo ).y no es mala onda. Esto es así. { Bienvenido a la escuela TÉCNICA }!!!

./ En esta tarea de aprender no estas solo, yo estoy para guiarte y ayudarte (ese es mi trabajoy es lo que me gusta hacer). Por eso tenes que lIenarme de preguntas, consultarme tus dudas, yentender que Física de aprende preguntando!!!.

Pensa, que Al final todo tiene su recompensa. Saber física, te ayudará a convertirte en un técnicopreparado para hacer correctamente su tarea!!!!

./ Y ahora a trabajar .•. vos y yo .... Sí... los 2 o Estarás al horno!! l. .. Y con fritas.

)

Matemática necesaria para comenzar con

FíSICA

• DESPt:JAR

• CONVERTIR UNIDADES CORRECTAMENTE

• USAR LA CALCULADORA con notaCión Científica

\ ~,'

• DESPE..JAR3

(/~ER -)..---' -En física "todo el "tiempo hay que andar despejando y pasando de Término. Terrés quesober-lo o la perfecciÓn. N() es d¡fícil. Sólo Tenés que recórdar las siguienTes regios:

PASAR DE TÉRMINO - DESPEJAR

1 - Lo que esTÓ sumondo poso re!>-tando

2 - Lo que eSTó resTando pasa sumando3 - Lo que esTó mulTiplicando pasa dividiendo

4 - Lo queesTó dividiendo pasa muh-íplicando5 - Lo que ·esTá como 2: pasa como raíz

6 - Lo que eSTó como raíz poso. comoz

•• Regio.::: poro. po.~Qrde 'término

ESTOSreglas se usan paro despejar una incÓgniTa de una ecuación. Despejar x significahacer que esTa le"tra inCÓgni"ta x quede sola a un tado del signo igual. ( Es decir que a la101"90 me va a Tener que quedar x = tanTO }.

o lo que es lo mismo, tanto=x.Solo que en física la x tiene un nombre, es una propiedad que estamos trabajando, velocldadtv),distancia (el, aceleración (al, etc.

Veomos. Usando. las t'eglas de paso je de términos despe jal' 2$. de las siguientes ecuoclones-

1) 2 = 5 - XX e:>-tárestando. la paso al otro lada sumando: -+ 2 + X = 5El 2 eSTá sumando. lo paso al otro lado restando: -+ X = 5 - 2

Por lo tanto = I x:s I ~ Solución.

2) 4= ~..•.X está dividiendo, la paso al o+r-o lado multiplicando: -+ 4. X = 8El cuatro csrd multiplicando. lo paso al otr-o miembro dividiendo: -+ X =!

4

Es decir: I x:Z I ~ Solución.

3)X2=25la x está al cuadrado. Este cuedrodo pasa al otro lado como' raíz, -+ X=.,fIT

Por lo tanto = I x:S I ~ Solución,

Resclvere ahora e".-tos ejercicios. En todos hay que despejar- X:

1) x + 5 = 8 R"to:x = 3

2) x + 5 = 4

3)- x - 4 = - 7

Rto: x =-1

Rto: x = 3

4))'::'=4.r

Rta: x = ~2

"

• CONVERTIR UNIDADES CORRECTAMENTE

• En la siguiente tabla aparecen algunas /IIIIa,gnIt:t1 des junto tl su unidad:

Magnitud ~ t!#f, el, SI ¡----------~--------_ .. ~~~

Longitud m

kilogramo kg

I¡,---------\lí-o-'u-m-e-n----

Superficie metrocuadrado

metrocúbico

I Velocidad ,--------m-e-tr-o-p-o-r-s-eg-u-n-d-o----

¡,-- Fuerza newton ------N----

I

mIs

Energía,trabajo J

• Las unidades principales tienen múltiplos y submúltiplos, que utilizamos para medir/

cantidades mucho mas grandes (múltiplos) o mucho más pequeñas (submúltiplos) quela unidad principal.

M~LH"pLos:

1\11 k h daMega... kilo hecto deca Unid.patrón

d e m i.lUnid.patrón deci centi mili - nano

• CONVIRTIENDO UNIDADES (DE MASA, LONGITUD, PeSO,SUPERFICIE y VOLUMEN):

ENTRANDO AL BLOG: www.fisicaparaentendermas.blogspot.com ,encontrarás en la sección MAGNITUDES, el

siguiente video que te recuerda como se realiza una conversión de unidades:

http://www.youtube.com/watch ?v=RZ i833AZ6w

• Luego de mirar el video explicativo y teniendo como referencia la tabla, resuelve las siguientes conversiones:

G - - M - - k h da d e m - - J1Gm - - Mm - - km hm dam DI dm cm mm - - J1m

1)

;------:---,+--~--:----t--r::>-6-é3.---1----r;;:---+--~----~---+-----1s56500 ~.,., 0.,565 K.,.,

2)

H Da 9 d e

5,2 Kg a gramos

K

3)

5,243 Krrl2

K H Da d

.,4)

72,.43 t-t..,.......3

1-1K c:t

_1b.J_ACTIVIDAD: Completa el cuadro:

MAGNITUD MEDIDA RESULTADO OBTENIDO RESULTADO EN OTRA

UNIDAD

m 213,12cm

drn" 4,16m3

12,4 darn" m2

O.OO19Gm m

1416,2 hm dm

cm2 49,8m2

m 12398,3 IJm

19770nm m

O,OOOOOMgr gr

drn" 2100cm3

"

• USAR LA CALCULADORA con notación científica

En ocasiones, las cifras de números enteros muy grandes, o las decimales extremadamente pequeñas, serepresentan en forma más simplificada. Veamos algunos ejemplos:

Podemos decir que la velocidad de la luz es de trescientos millones de metros por segundo, o también de300000000 m/seg . Si hablamos de grandes cantidades de bytes, se puede decir que la capacidad dealmacenamiento de datos de una gran computadora es de 500 Terabytes, o sea, una cantidad equivalente a500 000 000 000 000 bytes.Sin embargo, en los textos científicos o técnicos las cifras no aparecen escritas de forma tan grandes, sinomás bien simplificadas, utilizando un procedimiento matemático denominado "notación científica"( recursomatemático empleado para simplificar cálculos y representar en forma concisa números muygrandes o muy pequeños. Para hacerlo se usan potencias de diez.)

. Por tanto, las cifras del párrafo anterior seguramente aparecerían escritas en textos de ciencia y técnicade la forma siguiente:

"La velocidad de la luz es de 3 x 108 m/seg ...".

"La capacidad de almacenamiento de datos de la gran computadora es de 5 x 1014 bytes ... "

Se nota la diferencia éverdad?

• Método para representar un número entero ennotación científica

Cualquier número entero o decimal, independientemente de la cantidad decifras que posea, se puede reducir empleando la notación científica. Veamos enla práctica algunos ejemplos:

a) 529745386 5,29 X 1'08

-~4,5 X 102b) 450

-~c)

590587348 - 5,9 X 1011584 -

-- 3,5 X 10-1d) 0,3483

-- 9,87 X 10-4e) 0,000987

-Es más fácil entender con ejemplos:

732,5051 = 7,325051 x 102 (movimos la coma decimal 2 lugares hacia la izquierda)

0,005612 = 5,612 x 10-3 (movimos la coma decimal 3 lugares hacia la derecha).

Nótese que la cantidad de lugares que movimos la coma (ya sea a izquierda o derecha) nos indica el 1-exponente que tendrá la base 10 (si la coma la movemos dos lugares el exponente es 2, si lo hacemos por3 lugares, el exponente es 3, y así sucesivamente.

Nota importante:

Siempre que movemos la coma decimal hacia la izquierda el exponente de la potencia de10 será positivo.

Siempre que movemos la coma decimal hacia la derecha el exponente de la potencia de 10~erá negativo.

Otro ejemplo, representar en notación científica: 7.856,1

1. Se desplaza la coma decimal hacia la izquierda, de tal manera que antes de ella sólo quede un dígitoentero diferente de cero (entre 1 y 9), en este caso el 7.

7,8561

La coma se desplazó 3 lugares.

2. El número de cifras desplazada indica el exponente de la potencia de diez; como las cifras desplazadasson 3, la potencia es de 103

.

3. El signo del exponente es positivo si la coma decimal se desplaza a la izquierda, y es negativo si sedesplaza a la derecha. Recuerda que el signo positivo en el caso de los exponentes no se anota; sesobreentiende.

Por lo tanto, la notación científica de la cantidad 7.856,1 es: 7,8561 X 103

Para convertir de nuevo la cifra representada en notación científica en el número entero que le dioorigen, realizamos la operación inversa. Por ejemplo, si el número entero 529 745 386 se redondeóoriginalmente para que su representación decimal en notación científica fuera 5,3 x 108 y queremosrestaurar ahora el número original, en este caso será necesario multiplicar 5,3 x 100 000 000 (losocho ceros se corresponden con el superíndice 108). El resultado de la operación será 530 000 000 enlugar de 529 745 386, que como se podrá comprobar difiere algo del número entero original debido a laaproximación o redondeo que se realizó anteriormente.ACTIVIDAD:

1) Escribe las siguientes cifras, en Notación Científica:

a) 67 000 000 = e) 0,0054 =

b) 3 800 000 = f) 1234 =e) 0,0026 = g) 0,00077

d) 0,0000901 = h) 128900 =

2) Expresa como decimales las siguientes cifras:

a) 1,19x104 = b) 7,84x102 = e) 3,21x10·3 =

d) 5,2x101 = e) 6,9x107 = f) 2,44 x10·5

• HAY MAS EJERCICIOS INTERACTIVOS PARA PRACTICAR Y una EXPLICACiÓN DEL TEMA ENwww.fisicaparaentendermas.blogspot.com

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•MAGNITUDES

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MAGNITUDES

• Entre las propiedades que caracterizan a los cuerpos hay algunas que se puedenmedir, tales como la longitud, la superficie, el volumen etc., reciben el nombre deMAGNITUDES FíSICAS.

Pero hay otras cualidades que no pueden ser medidas, como el sabor, la belleza etc.En Física solo nos ocupamos de las primeras.

• Qué es medir?En toda medición se trata de determinar cuántas veces está contenida la unidad en la cantidadde la magnitud en consideración.Por ej., Sm es una medición de longitud (magnitud) que significa: 5 veces 1 metro

30kg es una medición de masa (magnitud) y significa 30 veces 1kg.

MEDIR es un yroceso [undamentai en {as ciencias naturales (13IOLO(jÍ~ jÍSIC.7t.QW:MIC.Jt, (j'EOLO(jÍ54.)

Durante muchos siglos existió una verdadera anarquía en el uso de unidades para medir lasdiferentes magnitudes, cada país o región tenía las suyas y a veces existían diferencias dentrode un mismo país.La existencia de unidades diferentes dificulta la comunicación entre las personas y complica elintercambio comercial. Por eso, después de un largo proceso, en 1960, la Conferencia Generalde Pesasy Medidas estableció un sistema que se espera sea utilizado por todos los países delmundo y que fue llamado SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (S.I)En 1972, fue adoptado por nuestro país por ley con la denominación SISTEMA METRICO LEGALARGENTINO ISI.ME.LA.l

Las tres magnitudes básicas de este sistema que se utilizarán en 2do año son:

MAGNIl1Jt UNIDAD SíMBOLOLONGITUD metro mMASA kilogramo kgTIEMPO segundc s

También se utiliza el N (Newton) como unidad de medida de Fuerza y de Peso.

t ,~--~MASA-ES *' DE VOLUMEN¿ Cómo medir cuánta materia hay en un cuerpo?

Todos los cuerpos imaginables (vasos, estrellas, ratones, este apunte) están constituidos pormateria. Aunque difieran en la forma, el color o el tamaño, todo cuerpo es un "pedazo demateria". La pregunta que nos formulamos ahora es la siguiente: ¿cómo saber si un cuerpotiene más materia o menos materia que otro? El problema consiste, en otras palabras, en cómomedir la cantidad de materia que hay en un cuerpo cualquiera.Sabemos que una botella llena de agua contiene más agua que un vaso también lleno.Esto nos sugiere que el volumen de un cuerpo podría servir como indicador de la cantidad demateria que hay en él. Pero no debemos dejamos engañar por las apariencias. Cuandocomprimimos el -aire encerrado dentro de un inflador de bicicleta (o de una jeringa), nomodificamos la cantidad de aire; y sin embargo, lo obligamos a ocupar un volumen menor. Porlo tanto, una misma cantidad de materia puede ocupar distintos volúmenes y viceversa,distintas cantidades de materia pueden ocupar un mismo volumen.

En este video: http://www.youtube.com!watch?v=eaZDAc26vqw se explica claramente que

MASA y VOUMEN son propiedades diferentes. Te invito a que lo mires!!!!

Escuela: E.P.E.T. N° Curso: •.

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FISICA 1°

La masa de un cuerpo

A la cantidad de materia de un cuerpo (que no es su volumen) los científicos la llaman masadel cuerpo. Ya dijimos que para efectuar una medición es necesario un instrumento. Para medirla masa de un cuerpo se utiliza un aparato llamado "balanza". La medición de la masa serealiza por medio de una balanza y de su juego de pesas.

• EL PESO.¿ Cómo medir el peso de un cuerpo?Otro problema que se presenta con frecuencia es el de medir el peso de un cuerpo. ¿Pero quées el peso de un cuerpov.

El peso de un cuerpo es la fuerza con que la Tierra lo atrae. Cada persona, cadaobjeto tienen su propio peso, porque la Tierra atrae a cada uno con una fuerza distinta .

Esta fuerza depende de la masa del cuerpo. Hay más materia en un ropero de madera que enuna regla del mismo material, y el ropero pesa más que la regla. En otras palabras: la Tierraatrae más a los cuerpos que tienen más materia.

El dinamómetroCuando se cuelga un resorte o un pedazo de elástico por uno de sus extremos y se tira delotro, el resorte se estira. Y tanto más se estíra cuanto más fuerza hagamos para estirarlo. Esto

-.--... --·-flos-da la-idea-cle-medir-la-ftlerza·observando cuánto se-estiró-el-resorte- ..- _ ...._.El resultado de concretar esta idea es un instrumento para medir fuerzas cualesquiera y, enparticular, el peso de los cuerpos.Se lo llama dinamómetro.

balanza para medir masas

Pero la "balanza de resorte" y todootro instrumento que utilice resortesmiden fuerzas y no masas:son dinamómetros.

Balanzas de resorte

Prof

••••.-.-.-••.-••••••••..,.-•••••••••••••••••••••••••.-••

11••••I••••••,ttI•

~~-~~ ~~~---~-~~~--"""'-------~

Escuela: E.P.E. T. N° ~, Curso: ~FISICA

Las magnitudes cuyas cantidades quedan perfectamente determinadas al indicarse la medida yla unidad, como las longitudes, las superficies, los volúmenes, las masas, las capacidades, sellaman magnitudes escalares.

La experiencia de un astronauta con su masa V con su peso

Imaginemos a un astronauta preparándose para viajar a la Luna. Todos sabemos que deberealizar numerosas mediciones, y muy cuidadosamente; y entre otras cosas debe conocer sumasa y su peso. Supongamos que él mismo sea el encargado de medirlos.

La masa del astTOnaulo en la luna: 200 kg. 8 peso del ostron",,'" en IQ luna: 330 N_8Tiene el misma "",Ior que en la Tierro. aslmnoulo pesa menos que en la Tíem:t.

i. Mediciones··enla Tierra.El astronauta usa una balanza de brazos iguales para medir su masa vistiendo el equipocompleto: se coloca en uno de los platillos, y en el otro coloca pesas hasta equilibrar labalanza. Admitamos que ello se logra cuando en el otro platillo coloca 200 kg.

Para medir su peso, usa una balanza de resorte o dinarnómetro: se sienta en el plato y la agujamarca 2 000 N.Entonces anota:

. masa en la Tierra: 200 kg;

. peso en la Tierra: 2000 N.

____ o. ~'--2:-Medj-cton-es-en1a-Luna.El astronauta repite sus mediciones en la Luna y encuentra:

. masa en la Luna: 200 kgpues el equilibrio en la balanza se logra con las mismas pesas que en la Tierra;. peso en la Luna: 330 N (!?)

El peso del astronauta en la Luna estira el dinamómetro sólo hasta la marca 330. Ello esasí porque la fuerza con que la Luna atrae al astronauta es apenas la sexta parte de su pesoen la Tierra. ~

3. Conclusiones experimentales.El astronauta podría visitar otros planetas y repetir en ellos la medición de su masa y de supeso. y concluiría lo siguiente:

~ La masa de un cuerpo es siempre la misma, independientemente dellugar donde se la mida.

~ El peso de un cuerpo varía de lugar en lugar.

\ "Prof -

••,••••••••••••••••41•••

.sEscuela: E.P.E.T. N° Curso: ,

FISICA

Entonces, la masa es un indicador general de la cantidad de materia constituyente de uncuerpo; pero el peso no lo es. Así, sólo si se comparan los pesos de dos cuerpos en un mismolugar, puede decirse que el de mayor peso tiene más cantidad de materia.

Si un mismo cuerpo fuese llevado desde la Tierra a la Luna, luego al Júpiter y finalmente al Sol,seria atraído por esos astros con fuerzas muy diferentes: en cada uno de esos lugares su pesoseria distinto. En la Luna pesaría menos que en la Tierra, en [Júpiter más, y en el Solmuchísimo más.En cambio, "masaría" lo mismo: el viaje interplanetario no habría afectado su cantidad demateria.

Algo semejante, aunque en menor medida, ocurre con el peso de un cuerpo

(a)

lo que peso' un cuerpode Hg en disiintoslugares de la Tierra. onivel del mor: lo) Enuno de los polos. lb}En ComodoroRivodavio. o unos 45'de lolltud lel En unpunto del ecuador.

cuando se lo lleva a distintos lugares de la superficie terrestre. Un paquete de 1- kg, porejemplo, pesa JigerlUTlente más en los polos que en Buenos Aires o en Roma; y en el Ecuadorpesa ligeramente menos que en esas ciudades. (Es decir: su peso disminuye a medida que lollevamos desde un polo hacia el Ecuador). Pero su masa es siempre la misma: 1kg.

Masa y peso de un cuerpo no son la misma cosa

Los cuerpos que hallamos en la vida diaria tienen un comportamiento al que estamos tanacostumbrados que a veces no lo advertimos, por ejemplo su tendencia a caer, quevulgarmente llamamos gravedad. Hablamos además de gravedad terrestre porque, corno yc:sdijimos, ese comportamiento se debe a la atracción que la Tierra ejerce sobre todo cuerpo.Que la gravedad terrestre atraiga a los cuerpos es algo que todos aceptamos con naturalidad,aunque ... ¿no es sorprendente que la Tierra nos atraiga a nosotros y a todos los cuerpos, a laLuna y a los satélites artificiales ...?

Si no existiese la gravedad sucederían cosas muy curiosas: no llovería, no habríaparacaidistas; si diéramos un salto hacia arriba, seguiríamos subiendo indefinidamente; paraleer no habría necesidad de sostener el libro, pues bastaría dejarlo a la altura conveniente;claro que sin gravedad los aviones no serian demasiado necesarios, pero si los hubiese y a unaviador se le descompusiese el avión, le seria sumamente sencillo arreglarlo, pues bajaríatranquilamente de su aparato y "caminaría por el aire" hasta ubicar la falla.

Sin embargo, la gravedad no es privilegio de la Tierra. También la poseen el Sol y lasestrellas ... y todo cuerpo material por grande o pequeño que sea. La fuerza gravitatoria actúasiempre, no importa qué distancia exista entre el cuerpo que la ejerce y los otros cuerpos.

En el espacio lejos de la Tierra, el astronauta puede experimentar los efectos de la ingravidez.

Prof. ~

Pero de dónde viene la fuerza peso?

Puedo aclarar te un poco el asunto: la fuerza peso aparece porque la Tierraatrae a todos los objetos que están cerca de ella.

Esta respuesta, será muy linda pero no sirve de mucho. Porque...¿ Por qué La Tierra atrae a los objetos? ¿ Por qué no los repele ? ( porejemplo).

¿ POR QUÉ LA TIERRA ATRAE A LOS OBJETOS?

Acá llegamos al fin de la cuestión. Ya no se puede avanzar más. La preguntade por qué la Tierra atrae a los objetos no tiene respuesta, o si querés, larespuesta es: porque así es el universo. Lo que los científicos hicieron fuehacer un montón de experimentos y verificar que, efectivamente, la Tierraatrae a los cuerpos. Pero no hay explicación de por qué los atrae. Eso siguesiendo un misterio.

TODO OBJETO ATRAE A TODO OTRO OBJETO

En 1665 empezó una epidemia en Inglaterra. Newton que andaba por ahí, seencerró en su casa a estudiar este asunto de la gravitación. Él empezópreguntándose si la Tierra lo atraía solo a él o, si a su vez, él también atraíaa la Tierra.

El amigo Isaac pensó y pensó y llegó a la siguiente conclusión: No era sóloque él atraía a la Tierra y que la Tierra lo atraía a él, sino que todo cuerpodel universo atraía a todo otro cuerpo del universo. Es decir, éldescubrió que toda cosa que tenía masa, atraía a toda otra cosa que teníamasa.

Después Newton se puso a hacer experimentos y cálculos. Así llegó a laconclusión de que la atracción entre los cuerpos era producida por unafuerza que dependía de las masas de los cuerpos y de la distancia que losseparaba.

Entra al blog (wwW.fisicaparaentendermas.blogspot.com) y en la sección "GRAVEDAD-

INGRAVIDEZ" encontrarás videos que te explican:

• cómo es vivir sin gravedad

• que descubrió Newton con la LEYDE LA GRAViTACiÓN UNIVERSAl.

• que es LA ESTACiÓN ESPACIALINTERNACIONAL (lSS)

MAGNITUDES ESCALARES y VECTORIALES

Hemos visto que medir una magnitud fisica consiste en asignarle un valor numérico. Sinembargo hay magnitudes, a las cuales, a parte de su va1or, hemos de darles otras característicaspara poder especificarlas completamente.

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fI e« eutidad, CO#W fto't e~ etI14 ~ ~; , , , , de 2 ffld!uU,

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~, ~ éoe: MÓDULO O INTENSIDAD, DIRECCIÓN, ORIGEN O PUNTO DEAPLICACIÓN Y SENTIDO.

El modulo es el valor de la VV\agV\.itud.La dirección es el caVV\iV\.opor donde va.El punto de origen o de aplicación es dovcde esta aplicada o "purcco de partida"El sentido puede ser para UV\.lado u el otro dewtro de uV\.adirecciór:

Puntodeaplicación ~ ...- Sentido------16t.-,......------ .•~II----- ~Dirección o recta de

y

Módulo o intensidad

Ejemplo para diferenciar magnitudes:

Supongamos que mido la mesa del living y encuentro que tiene 2 metros de largo.Con ese dato "2" y "metros" ustedes tienen una real visión del largo de la mesa (medida)

Sin embargo si les dijese que moví la mesa 2 metros, ustedes no sabrían donde a quedado.Para conocer el DESPLAZAMIENTO de la mesa, deberían preguntar:

- ¿ Donde estaba la mesa? en el centro del living._¿ Cuanto la moviste? 2 metros.- ¿ En que dirección ? En forma horizontal¿ En que sentido la moviste? Acercándola a la ventana que da a la calle. (hacia el este)

Es decir que se necesitaron los 4 datos para que quede definida su nueva posición.En este caso la magnitud fue el desplazamiento ..

Algunas magnitudes vectoriales son: Fuerza. Velocidad, aceleración, desplazamiento.Algunas escalares son: masa, longitud, volumen, superficie, densidad, tiempo.

Lo común a ambas magnitudes, son el valor, intensidad o modulo, pero en las vectoriales,además hay que saber la dirección, punto de aplicación y sentido.

Para trabajar con magnitudes vectoriales utilizamos vectores. Un vector es un segmento

orientado, la longitud del cual representa su módulo, y la dirección y sentido se puedendeterminar tanto matemáticamente como geométricamente.

Por ejemplo en el siguiente gráfico:

cB -F =4N------------ ..•- E

Escala: SN/lcm

El vector representa a una fuerza F de : Intensidad: 20N (según la escala usada)

Dirección: horizontal

Sentido: de oeste a este

Punto de aplicación: una caja

Importante:

• La escala usada debe estar explícita junto al vector ya que para una mismaintensidad o módulo, usar otra escala, modificaría el largo del vector que debemos graficar. (sia la fuerza que representamos arriba la graficáramos con una escala de lcm! ION, el vectorsería de solo 2cm) y sin embargo representaría a la misma fuerza.• Para simbolizar magnitudes vectoriales dibujaremos una flecha sobre el símboloque representa a la magnitud: v (velocidad), ¿¡ (aceleración) ... En general cuando seescribe una magnitud vectorial sin flecha, se está haciendo referencia solo a su módulo.

/ UNIDADESY REDUCCIONES

MAG N ITU DES --+ DEFINICiÓN Y EJEMPLOS

l ,CLASI FICACION

/ ~Escalares -+ ejemplos

.: ~unidad

n2 decimal I \notación científica

Vectoriales

/cara~ísticas

ejemplos !>- Fuerza

~ !t·peso earactens leas

/ \~ definiclén

dif. con masa \

Laingravidez

Leyes de Newton

l/dA I1A~I/Jr{)f)VEcrol?lAl:

!f{)é/tZA!1 !as LEYéSDé déwrod

\ "

• Una magnitud vectorial muy usada en física es la FUERZA:

Es lo acción que uno ejerce con la mano cuando empuja alg~ o tira de algo. Por ejemplo:

:.~~~~s~.I( <2 IIIo-.."Y =~ . =

I[ 1I

~:II.~

Si un señor empuja una heladera, al empujar la ejerce una fuerza. Esta fuerza ellos larepresentarían así:

Hay otro tipo de fuerza que siempre aparece en los problemas es la fuerza peso. La Tierraatrae a las cosas y quiere hacer que caigan. A esta fuerza se la llama peso. Por ejemplo, si yosuelto un ladrillo, cae. En ese caso la fuerza peso está actuando de la siguiente manera:

Sl- I..-AD¡:L.IL.l..O c..A& PO(L U'I

/'Ic.v{,/ÚJ be- L..Pt KJJ;;R-l:-A- re-so!l..6fP-€"Sél"TF\C.!ó", t>e- LA P-tl¡;I>-1:f.\

4<.140 I+Ac..4O q"" GAlGA lqVE" e:s P).

Vamos a este otro caso. Supongamos que cuelgo un ladrillo del techo con una soga. El ladrillo no secae porque la soga lo sostiene. Ellos dicen entonces que la soga está ejerciendo una fuerza haciaa••••ih,. eue comnensc al "'" •.•" A es" fuerzo se 1,.11"••.•" +"'nsi~il'II f Tensión tensión de la S"""- • 1 .uu.,u ","'Un J-ICool I t";;..;JV. \ "'" 1 1 \.4 'Coo IU I\ ..U.J\U • ~ • 1".,. \ n- IV', I ti , I - V~\.l,

fuerza que hace la cuerda; es lo mismo ).La tensión de la soga se suele representar así:

• Todos los anteriores son ejemplos de fuerzas, que se define como todo aquello capaz demodificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo o de provocar su deformación.-A las fuerzas se las representa con la letra F y sus unidades son, kgf (kilogramo fuerza), grf(gramos fuerza), N (Newton) y Dina. La unidad de fuerza en el SIMELA es el N.FUERZA

.'

Primeros ejercicios de REPRESENTACIÓN CON VECTORES

1) Dibujar un vector en cada caso con las características indicadas:

b) D: verticalS: sur

a) D: horizontalS: izquierdo

e) D 45° de la horizontalS:NE

f) D: 70° de la horizontals:so1: 35N

d) D: 120° de la horizS:SE

e) D: verticalS arriba1: ION

2) Representar cada 1con 2 escalas diferentes:

F1 11=28N

-+ -+3) Con escala (lcm=5kgt) representar las fuerzas F1= 30kgfy F2= 25kgf, sabiendoque sus direcciongs son perpendiculares entre siy poseen el mismo origen

4) La fuerza F representa 40kgfy su longitud es de 5cm. ¿cuál es la escalaempleada?

5) ¿qué longitud deberá tener el vectorF para que represente a la fuerza l20kgf enescala de (lm=15kgt)?

6) Dibujar dos vectores en cada caso con una misma escala, según lascaracterísticas indicadas:

.a- D := .b- D :=0:= 0:=S:= S:#11= 10 N 11=17 Nh: 15N h: 12N

.../

c. d.-

~i~o"entre si } ~: ~40" entreS}11= 12 N 11= 75 kgfh:24N h: 25 kgf

e.- f.-

D: // } D :// }

~~=10NS: distinto11= ION

h:25N 12:25N

, "

1"1

LEYES DE NEWTON. INTRODUCCiÓN

Además de la Ley de la Gravitación Universal, Newton enunció 3 leyes que muestran la

relación entre:

.:. Las fuerzas aplicadas sobre un cuerpo, y

.:. El estado de movimiento que esta le provoca a ese cuerpo

Como ya sabemos:

"*F • cuerpos --. modificaciones • forma~. <.<, Volumen

Estado de movimientoLEYES D.E NEWTON .•••>--_-------==:::.::o.."'-'=-~==.:::~

.ij./ ira Ley de Newton o Principio de Inercia

./ 2daLey de Newton o Principio de masa

./ 3era Ley de Newton o Principio de Acción y Reacción o de Interacción

ACTIVIDADES:

1) Leer el apunte del cuadernillo, páginas (leyes de Newton) y realizar las

siguientes actividades (hav t=mbién material teórico de consulta 'en '?l ''lo'!!

www.fisicaparaentendermas.blogspot.com que te puede ayudar en las respuestas)

a) dar el enunciado de lalera de Newton Ley o Principio de INERCIA y 3 ejemplos

donde se cumpla

b) dar el enunciado de la 2da Ley o Principio de Masa y su Fórmula

e) Con la ley anterior se explica porque es más difícil mover un camión que un

auto? Justificar

d) dar el enunciado de la 3era ley o Principio de Acción y Reacción y 3 ejemplos

donde se cumple.

e) Explicar si se cumple el principio de Acción y Reacción, al mover un mueble de

lugar, arrastrándolo sobre el piso.

2) Entrar en www.fisicaparaentendermas.blogspot.com ¡ en la sección "Leyes

de Newton", mirar los 3videos correspondientes.

a) Anotar los ejemplos que se usan para explicar cada

una de las Leyes de Newton.

b) Anotar que parte de los videos te gustó más o te

pareció más clara en la explicación del tema.

1I

Ii

t . !iI

" ":' :

"," I

,;,1

";!t

'-

Si se hace rodar una esfera sobre una superficie lisa, se observa quedespués del lanzamiento se mantiene en movimiento sin necesidad de Cuando frena un ómnibus losseguir 'ell1pujándola y que permanece tanto más tiempo rodando cuan- pasajeros que están de pieto más lisas son la superficie y la esfera, Esto nos permite deducir que tienden a caer ha?~~_~el,a~!~", ...

¡;n;eputllCscn elYiiTf¡Yñrtodos los ro7.a·llliclltos·,-b--csrcra-;~fcsjJi;~a¡~f~~· - _ .....~constantemente con movimiento uniforme, sin detenerse,

LEYES DE NEWTON

,1Primera ley de Neuiton," • ',., • El p1'incipio de inercia

' .."Cua'fldo ~'n ómnibus arranca bruscamente, los pasajeros que están

de plé son impJisados'lla~iá 'atrás, corno si trataran de conservar el es-tad~ "d'e réposo .bn,cjue se encontraban. Si u~ ascensor que estaba dete-nIdo cotúietiirt ásublr, se percibe una sensación de aplastamiento COIl-

lrá'ei piso, p~rque ei cuerpo se resiste a ponerse enmovimiento. Si co-locamos sobre la mesa una hoja de papel y encima de ésta un objeto(iapi~~ta, llavero.ielcétera), al sacar bruscamente la hoja, dich~ objeto110 se cae ni cambia de posición. . .

Estos ejemplos nos demuestran 'que los cuerpos queestán en re-poso tienden a permanecer en dicho estado.

Cuando un vehículo que está en movimiento frena bruscamente,los pasajeros 'son impulsados hacia adelante, como si sus cuerpos tra-taran dc mántener la velocidad que tenían. Esto es muy evidente enciertos accidentes 'de tránsito, en que los ocupantes del vehículo sondespedidos de sus asientos, (De ah] la necesidad de utilizar, ciniuronesde seguridad.) I

Cuando el vehículo en que se viaja toma una curva, el cuerpo delos ocupantes trata de seguir CII la dirección que traía previamente y sila velocidad es excesiva se produce el vuelco de dicho vehículo, Estonos muestra la tendencia a seguir marchando en línen recta.

Expcricncins similares demuestran que los cuerpos en movimlcu-to tienden n conservnr un movlmlcnto rectilíneo uniforme.

Relacionando las dos conclusiones obtenidas, podemos aseverarque si un cuerpo se encuentra en reposo con respecto ti un sistema dereferencia, permanece indefinidamente en dicho estado, mientras queun cuerpo con movimiento rectilíneo uniforme conserva tal movi-miento por tiempo indefinido.

Esta conclusión constituye el principio de inercia, descubierto porGalileo y adoptado' por Ncwlon C0l110 In primera de sus tres leyes delmovimiento. Dicho principio puede cnunclarse así: .

'1'000 cuerpo COIISC\'\.'l1 lndcñnlrlumonte su estado de reposoo de movlmlentn rectilíneo uniforme si sobre él 110 uctúnnlnguna Fuerza () sl las fuerzas que se le aplican í icucn rcsul-tantc nula,

"

/8

.;-.' 1'", ..•

..-,{~'

Con un movimiento rápido sepuede sacar la hoja sin que el

llavero se mueva.

~ 3:J----------------~

.El au\'6móvli tle'ride a seguir en .

. . \lnea recta.

f.'..

¡ ..

la acción de una fuerzaaplicada a un cuerpo depende

de la masa de ese cuerpo.

l ..

¡:-+-4F Y a = magnitudes ..

veclorlalesm = magnitud escalar.

• ••

'\. .( ". ,i ..\.\':\.,~~~ . r

I

"

:¿ 0eguncia ley de Neiot.on:o-

'~~"? • El principio de mns«'. ~..

La experiencia cotidiana nos enseña que se requiere una fuerza demenor intensidad para poner en movimiento una pelota de fútbol queun automóvil. También sabemos que se necesita menos fuerza para de-tener Una mufociclcta eu movimiento que UIl camión que se desplaza ti

igual velocidad.

Estas observaciones demuestran que la intensidad de la fuerza quese necesita aplicar para modificar el estado de reposo o de movimientorectilfneo uniforme de un cuerpo depende de la cantidad de materiaque lo constituye. En consecuencia, esa cantidad de materia; dcnomi-nada mnsa, es la propiedad que determina el erecto que produce unafuerza aplicada a un cuerpo.

La ACELEHACION que adquiere un cuerpo por la acciónde uua fuerza es directn\11ente proporcinnul a la intcusidnrlde dicha Iucrzn e lnversumcutc prnporciuuul a su musu.

Este principio queda expresado por la siguiente fórmula:-) Al" I ., Ia = I\CC cracrou a( quir« a

¡t = Fuerza aplicada~~ ll1 = Masa ds:l cuerpo

E;?~ ';~ T~rce,.a ley de· Newtotl:-''~Y"f ,:' ~.G.E.I principio .el€:Q-c:;c:;iÓ!1 Y. reacción

Cuando un cuerpo ejerce una fuerza (accióII) sobre otro, és-te reacciona con otra fuerza de igual intensidad, la mismadirección ~.sentido opuesto (reacciófI) •, '.' ,. ,.

Este principloexpllcn diversos hechos de In vida cotidiana:

• Uti cuerpo apoyado sobre unn mesa permanece en reposo. El cuer-po ejerce sobre la mesa lñ fuerza correspondiente a su peso (ac-ción) y, en consecuencia, esa mesa origina otra fuerza igual y desentido contrario (reacción). Por lo tanto, el cuerpo no se mueve.

• Si quiere alejarse de la orilla un bote, el remero hace fuerza sobreel muelle con el remo (acción) y se aleja corno si 10 hubieran em-pujado (reacción).

• Un cohete se mueve porque los gases que se forman en la cámarade combustión son expulsados por las toberas, originando la si-

.. guienie interacción: el coheteejerce una fuerza sobre los gases (ac-ción) y éstos producen otra. de igual intensidad y de sentido contra-

.~. rio que empuja al cohete (reacción). ..

• Cuando se realiza un disparo con un arma de fuego, ésta reacciona... , "retrocediendo .

.. ....• Si el ocupante de Un bote empuja con uno de los remos un pequeño

. trozo de madera, éste' se aleja, pero en el bote 110 se aprecia reac-ción: . ..

En cambio, si el ocupante acciona con el remo sobre otro bote 'se-mejante" entonces sí se observa que ambos botes se mueven en sen-

, tido contrario.Por último, si se aplica el remo sobre un tras atlántico, en éste no seadvierte movimiento, mientras que el bote reacciona alejándose vi-siblemente.Estos ejemplos demuestran que cuando se aplican fuerzas iguales amasas muy diferentes, la accián o la reacci6n pueden pasar inad-vertidas.- Una foca amaestrada camina sobre un globo grande, pero la foca

se desplaza hacia delante mientras que el globo gira en sentidoopuesto.

De un modo similar, cuando caminamos empujamos la Tierra haciaatrás y por reacciónella nos impulsa hacia delante. Sin embargo, noadvertimos este proceso por la enorme diferencia que existe entre lamasa de nue~tro cuerpo y la de la Tierra.Siun mueble de unos 20 kg está apoyado sobre un piso no resbala-dizo y se lo empuja, dicho mueble se mueve sin que se aprecie nin-guna reacción, por lo cual parece que el principio no se cumple. Es-to se explica por el hecho de que el piso no es resbaladizo y enton-ces los pies se adhieren a él, de modo tal que el cuerpo de la perso-na y de la Tierra constituyen una sola masa. La fuerza que se aplicaal mueble (acción) le imprime una aceleración que lo mueve, míen-tras que: la reacción de ese mueble actúa sobre una gran masa(cuerpo de la persona + Tierra) por lo cual pasa inadvertida. En elcaso de que el piso esté resbaladizo, el cuerpo de la persona no seadhiere al piso y, entonces, la fuerza de reacción se hace .evidente,ocurriendo un fenómeno similar al antes mencionado en el ejem-

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