Fuerza e interacciones
Summary
TLDREn este video, el profesor Juan introduce el tema de las fuerzas y las interacciones en el estudio de la física. Explica las tres leyes del movimiento de Newton y su relevancia para entender la relación entre movimiento y fuerzas. Además, se describe cómo la fuerza es una cantidad vectorial que puede medirse y se discuten los diferentes tipos de fuerzas, como la normal, la fricción y la tensión. También se introduce el principio de superposición de fuerzas y se plantea un problema práctico para resolver en clase, relacionado con la suma vectorial de fuerzas.
Takeaways
- 📚 Hoy se exploraron fuerzas e interacciones en la introducción a la física.
- 🔍 Se introdujeron dos conceptos fundamentales: fuerza y masa.
- 📖 Se mencionaron las leyes de movimiento de Newton publicadas en 1687.
- 🧩 La primera ley de Newton establece que si la fuerza neta es cero, el movimiento no cambia.
- 📐 La segunda ley de Newton relaciona la fuerza con la aceleración.
- 🔄 La tercera ley de Newton establece una relación de acciones y reacciones entre dos cuerpos.
- 🍎 Se usó un ejemplo de una manzana en movimiento para ilustrar las leyes de Newton.
- 🛋️ Se explicó la relación entre fuerza y aceleración usando el ejemplo de un sofá.
- 🤸♂️ Se mencionó que las leyes de Newton son fundamentales en la mecánica clásica y requieren modificaciones en situaciones extremas.
- 📏 Se explicó que la fuerza es un vector y se describen sus unidades y mediciones.
- 🔄 Se describen las fuerzas de contacto como normal, de fricción y de tensión.
Q & A
¿Qué es la cinemática y cómo se relaciona con la dinámica?
-La cinemática es el lenguaje para describir el movimiento, mientras que la dinámica es la relación entre el movimiento y las fuerzas que lo causan.
¿Cuáles son las tres leyes de Newton y qué publicó en el año 1687?
-Las tres leyes de Newton son: 1) La fuerza neta sobre un cuerpo es cero, su movimiento no cambia. 2) La fuerza neta relaciona la fuerza con la aceleración. 3) Las fuerzas que ejercen dos cuerpos que interactúan entre sí son iguales y opuestas. Publicó estas leyes en su libro 'Principia Mathematica'.
¿Qué ejemplo se utiliza en el guion para ilustrar la primera ley de Newton?
-Se utiliza la manzana que está dando vueltas a través de una cuerda. Cuando se suelta la cuerda, la manzana mantiene una rapidez constante en línea recta, lo que demuestra que su movimiento no cambia si la fuerza neta es cero.
¿Cómo se relaciona la fuerza con la aceleración según la segunda ley de Newton?
-Según la segunda ley de Newton, la relación entre la fuerza y la aceleración es directa. Cuanta mayor sea la fuerza neta aplicada a un objeto, mayor será su aceleración.
¿Qué es el principio de superposición de fuerzas y cómo se aplica?
-El principio de superposición de fuerzas establece que el efecto de cualquier cantidad de fuerzas aplicadas a un punto de un cuerpo es el mismo que una sola fuerza igual a la suma vectorial de todas ellas.
¿Qué es la fuerza de contacto y cuáles son sus ejemplos?
-La fuerza de contacto es la fuerza ejercida por una superficie sobre un objeto con el que está en contacto. Ejemplos incluyen la fuerza normal, la fuerza de fricción y la fuerza de tensión.
¿Cómo se mide la magnitud de la fuerza?
-La magnitud de la fuerza se puede medir utilizando una balanza de resorte, donde el resorte se estira proporcionalmente a la fuerza aplicada.
¿Qué es la fuerza de gravedad y cómo se relaciona con el peso de un objeto?
-La fuerza de gravedad es la atracción gravitacional que la Tierra ejerce sobre un objeto. El peso del objeto es una manifestación de esta fuerza de gravedad.
¿Cómo se calcula la fuerza neta en un objeto en un plano inclinado?
-La fuerza neta en un objeto en un plano inclinado se calcula sumando vectorialmente todas las fuerzas que actúan sobre el objeto, considerando las componentes paralelas y perpendiculares al plano inclinado.
¿Qué problema se plantea al final del guion para resolver en clase?
-El problema planteado es calcular las componentes XY de la fuerza neta sobre un cinturón de campeonato lucha libre, así como la magnitud y dirección de esta fuerza neta, dado que tres luchadores aplican fuerzas con magnitudes y direcciones específicas.
¿Cómo se determinan las componentes XY de la fuerza gravitacional sobre un bloque?
-Las componentes XY de la fuerza gravitacional sobre un bloque se determinan considerando que la fuerza gravitacional apunta hacia abajo, hacia el centro de la Tierra, lo que significa que la componente X es 0 y la componente Y es negativa.
Outlines
📚 Introducción a la Física y Conceptos Básicos
Este primer párrafo presenta un breve resumen del tema de la física que se abordará en el curso, enfocado en la dinámica y las fuerzas e interacciones. Se menciona que se ha estudiado el movimiento a través de la cinemática, pero ahora se profundizará en la dinámica, que analiza la relación entre el movimiento y las fuerzas que lo causan. Se introducen dos conceptos fundamentales: fuerza y masa, y se hace referencia a las leyes de Newton publicadas en 1687 en su libro 'Principia Mathematica'. Se ilustran las tres leyes de Newton con ejemplos, como la manzana que gira en una cuerda y el sofá que se necesita mucha fuerza para moverlo. Además, se explica la importancia de las leyes de Newton como base de la mecánica clásica y se menciona que sólo necesitan ajustes en situaciones extremas como altas velocidades o escalas muy pequeñas, donde entran en juego la relatividad y la mecánica cuántica.
🔍 Fuerzas y Medidas en Física
Este segundo párrafo se enfoca en el concepto de fuerza y cómo se mide. Se define la fuerza como una interacción entre dos cuerpos o entre un cuerpo y su ambiente, y se menciona que es una cantidad vectorial, lo que significa que tiene dirección y magnitud. Se describen diferentes tipos de fuerzas, como la fuerza de contacto, la fuerza normal, la fuerza de fricción y la fuerza de tensión. También se introducen las fuerzas de largo alcance, como la atracción gravitacional y la interacción entre imanes. Se explica cómo se mide la fuerza usando una balanza de resorte y se habla sobre la superposición de fuerzas, que es el principio de que el efecto de múltiples fuerzas aplicadas a un punto de un cuerpo es el mismo que una sola fuerza equivalente a la suma vectorial de todas ellas. Se proporciona un ejemplo práctico de cómo se calcula la fuerza neta en diferentes situaciones y se menciona la importancia de tener cuidado con los signos al sumar vectores. Finalmente, se presenta un problema práctico sobre luchadores y se sugiere que se resolverá en una clase futura.
🧲 Análisis de Componentes de Fuerza
El tercer párrafo se centra en el análisis de las componentes de fuerzas en un sistema de coordenadas específico. Se presenta un ejemplo de un bloque sujeto a una fuerza y se describe cómo se calculan las componentes de la fuerza gravitacional ejercida por la Tierra sobre el bloque. Se explica que la fuerza gravitacional siempre apunta hacia abajo, hacia el centro de la Tierra, y se detallan las componentes en los ejes x e y, indicando cuáles son positivas, negativas o nulas. Se sugiere que el análisis de estas componentes es crucial para entender la dirección y el efecto de la fuerza gravitacional en el bloque y se invita al espectador a reflexionar sobre cómo se determinarían estas componentes en un sistema de coordenadas dado. El párrafo concluye con un adiós y una promesa de ver al espectador en un próximo vídeo.
Mindmap
Keywords
💡Fuerza
💡Masa
💡Leyes de Newton
💡Aceleración
💡Superposición de fuerzas
💡Fuerza normal
💡Fuerza de fricción
💡Fuerza de tensión
💡Peso
💡Componentes de la fuerza
Highlights
Juan Script es profesor del curso de introducción a la física.
El tema de hoy es fuerzas e interacciones.
Se han investigado cinemáticas, que describen el movimiento.
La dinámica es la relación entre el movimiento y las fuerzas.
Se introducen dos conceptos nuevos: fuerza y masa.
Las leyes de la dinámica se establecieron en las leyes de Newton.
Isaac Newton publicó las leyes en 1687 en su libro de principios matemáticos de la filosofía natural.
La primera ley de Newton establece que si la fuerza neta es cero, el movimiento no cambia.
La segunda ley relaciona la fuerza con la aceleración.
La tercera ley establece una relación entre las fuerzas que ejercen dos cuerpos que interactúan.
Las leyes de Newton son fundamentales y no pueden deducirse de otros principios.
Las leyes de Newton son la base de la mecánica clásica.
La mecánica clásica requiere modificaciones para situaciones de alta velocidad o tamaños muy pequeños.
La fuerza es una interacción vectorial entre dos cuerpos o entre un cuerpo y su ambiente.
La unidad de fuerza en el sistema internacional es el newton.
Las fuerzas de contacto incluyen la fuerza normal, la fuerza de fricción y la fuerza de tensión.
Las fuerzas de largo alcance actúan aunque los cuerpos estén separados, como la gravedad.
El principio de superposición de fuerzas permite combinar varias fuerzas en una sola fuerza vectorial resultante.
Se pueden obtener componentes de la fuerza neta en diferentes ejes de coordenadas.
Se presentan problemas prácticos para resolver la superposición de fuerzas y entender las componentes de la fuerza gravitacional.
Transcripts
hola soy juan script profesor del curso
de introducción a la física y hoy vamos
a ver fuerzas e interacciones hasta
ahora hemos investigadoras cinemáticas
es decir el lenguaje para describir
movimiento pero estamos en condiciones
de estudiar la dinámica que es la
relación entre el movimiento y las
fuerzas que lo causa para eso vamos a
introducir dos conceptos nuevas la
fuerza y la masa para analizar los
principios de la dinámica los cuales
está establecido en las leyes no se da
por sir isaac newton quien la publicó en
el año 1600 87 en su libro de principios
matemáticos de la filosofía natural
la ley del movimiento de newton son la
siguiente la primera ley nos dice que si
la fuerza neta sobre un cuerpo es cero
su movimiento no cambia la segunda ley
relaciona la fuerza con la aceleración
cuando la fuerza neta es diferente de
cero y la tercera ley es una relación
entre las fuerzas que ejercen dos
cuerpos que interactúan entre sí en esta
figura podemos ver un ejemplo claro de
cada una de ellas en este caso tenemos
una manzana que está dando vueltas a
través de una cuerda y cuando soltamos
la cuerda la manzana está considerada
una fuerza neta igual a cero y
observamos que iu mantiene una rapidez
constante en línea recta no tiene por lo
tanto su movimiento no cambia en la
segunda ley vemos que hay una relación
entre fuerza y aceleración vamos a tener
que aplicar mucha mayor fuerza para
poder desplazar de alguna manera el sofá
y la tercera ley es una relación entre
las fuerzas que ejercen dos cuerpos que
intelectuales atrás y por ejemplo en
este caso la persona que está empujando
un mueble muy pesado si colocamos a la
persona en una silla con ruedas vemos
bien la persona de alguna manera rebota
va hacia atrás
las leyes de newton son verdaderamente
fundamentales porque no pueden deducirse
de mostrarse a partir de otros
principios lo que hizo el neutrón
principalmente es realizar una síntesis
de un montón de ideas y observaciones
que köpenick obrajes kepler y galileo
eln y entre otros cierto propusieron en
la época las leyes de newton así son la
base de la mecánica clásica y sólo
requieren pequeñas modificaciones en
situaciones que implican rápidas muy
altas cercanas a la rapidez de la luz o
tamaño muy pequeño que dentro del átomo
en estos casos cierto la mecánica
clásica tiene que reemplazarse por
relatividad o por mecánica cuántica
la fuerza es una interacción entre dos
cuerpos o entre un cuerpo y su ambiente
la fuerza es una cantidad vectorial
podemos empujar un cuerpo como lo vemos
acá en este caso se aplica entonces una
fuerza hacia con sentido hacia la
derecha o podemos tirar un cuerpo y en
este caso vemos que tenemos un cordón y
tiramos en el cuerpo
la fuerza entonces una cantidad de
historial y su unidad en el sistema
internacional es el newton
en este caso podemos ver alguna magnitud
desertor de fuerzas que van desde 10
elevado a 22 newton que por ejemplo la
fuerza gravitacional del sol sobre la
tierra pasando por el peso de una
manzana mediana que es del orden de un
minuto hasta cosas tan pequeñas como la
atracción gravitacional entre el protón
y el electrón de un átomo de hidrógeno
con una magnitud del orden de elevado a
menos 47 newton
un instrumento que tenemos para medir la
magnitud de fuerza en la balanza de
resorte que consiste en un resorte
espiral protegido en una caja con un
puntero conectado a un extremo cuando se
aplican fuerzas los extremos del resorte
éste se estiran y la cantidad de
estiramiento depende de la fuerza se
puede hacer un instrumento similar para
fuerzas que empujen por ejemplo acá
podemos ver un objeto colocamos acá
nuestra balanza a resolver podemos tirar
y podemos medir que la magnitud de la
fuerza es de 10 minutos
por otro lado en este caso podemos
aplicar a empujar el objeto con la misma
cantidad 10 metros
cuando una fuerza implica contacto
directo entre dos cuerpos
hablamos de esfuerzo de contacto la
fuerza de contacto son principalmente
tres la fuerza normal que es la que se
ejerce sobre un objeto por cualquier
superficie con la que esté en contacto
el adjetivo normal significa que la
fuerza siempre actúa perpendicular a la
superficie de contacto sin importar
cierta superficie en el ángulo que tenga
esta superficie por ejemplo puede ser un
plano inclinado
vemos que en este caso el plano
inclinado la fuerza normal sigue siendo
por particular a la superficie
otra fuerza en la fuerza de fricción que
es la ejercida sobre un objeto por una
superficie cuando el objeto se está
desplazando y en este caso vemos que
existe un deslizamiento del objeto hacia
la derecha y por lo tanto aparece una
fuerza de fricción en sentido contrario
hacia la izquierda
el objeto también está en contacto con
la superficie por lo tanto tiene su
fuerza normal perpendicular a ésta
las fuerzas de tirón cierto ejercida por
un acuerdo por un cordel
es lo que se llama la fuerza de tensión
y por lo tanto las fuerzas de contacto
como mencionamos son tres la fuerza
normal la fuerza de fricción y la fuerza
de tensión y también hay fuerzas de
largo alcance que actúan aunque los
cuerpos estén separados por ejemplo la
fuerza entre dos imanes es un ejemplo de
esto así como la gravedad la fuerza de
atracción gravitacional que la tierra
ejerce sobre un cuerpo se llama peso del
cuerpo iba a ser muy utilizado de
alguien más y se define por esta letra
de w
y superposición de fuerzas el efecto de
cualquier cantidad de fuerzas aplicadas
a un punto de un cuerpo es el mismo de
una sola fuerza igual a la suma
vectorial de la fuerza este es el
principio de superposición de fuerzas lo
que quiere decir es que si tenemos un
objeto y sobre ese objeto aplicamos dos
fuerzas una fuerza f1 y una fuerza de s2
estas fuerzas se pueden reemplazar por
una única fuerza que es la suma
vectorial de ambas resultando este
vector resultante letra k r
veamos
en la figura podemos ver que sobre la
fuerza efe actúa sobre un cuerpo cuyo
sistema de coordenadas el establecido
acá esta fuerza de feria la puedo
descomponer en una fuerza en una
componente fx de una componente f
y por lo tanto tirar el objeto de un
cordel a partir de este vector
efe es equivalente si uno tira desde la
componente x la componente y de la
fuerza descrita anteriormente ya podemos
descomponer o directamente a partir
estas fuerzas componer en una sola
fuerza
ahora ninguna regla establece que los
ejes de coordenadas deben ser verticales
y horizontales por lo tanto si nosotros
tenemos un objeto en un plano inclinado
ya en este caso el objeto es un bloque
de piedra que es arrastrado rampa arriba
por una fuerza f podemos describir
nuestro sistema de coordenadas de esta
forma paralelo donde el eje que es
paralelo a la superficie del plano
inclinado
y tendremos entonces nuestra componente
en fx y es feliz
a menudo vamos a necesitar obtener la
fuerza neta actual sobre un cuerpo y en
la fuerza vectorial resultante de todas
las fuerzas que actúan sobre este y por
lo tanto la suma vectorial de las
fuerzas o fuerza letal va a estar dada
por esta expresión fuerza neta es igual
a la suma vectorial de las fuerzas de la
versión con componentes de la ecuación
anterior en la que está establecida aquí
la componente en x de la fuerza neta es
la suma vectorial de las componentes en
x de las fuerzas y lo mismo ocurre para
la componente en ya que como cada
componente y poder ser positiva o
negativa hay que tener mucho cuidado
cuando con los signos cuando uno realiza
la suma
por supuesto una vez que uno tiene el
vector resultante o la fuerza neta y las
componentes de esta entonces podemos
obtener la magnitud y dirección de la
fuerza neta ya en este caso la magnitud
va a ser simplemente los componentes al
cuadrado por su rey y el ángulo va a ser
simplemente la tangente de teta que
iguala de radio partícula reik
en problemas tridimensionales cuando
aparece el eje z el 'top la magnitud
también introduce en la componente en
zetas
hoy os dejamos un problema planteado que
de superposición de fuerza en este caso
me dice que tengo tres luchadores
profesionales que pelean por el mismo
cinturón del campeonato visto desde
arriba uno observa lo siguiente
tengo aquí el luchador uno con generar
una fuerza f 1 el luchador 2 al ser 2 y
el luchador 3
efe 3 la magnitud de las tres fuerzas
son las establecidas ahí y hay que
obtener las componentes xy de las fuerza
neta sobre el cinturón así como la
magnitud y dirección de la fuerza neta
este problema lo resolveremos en clase
y un problema de comprensión de la
materia es el siguiente
tenemos la figura muestra una fuerza de
faes que actúa sobre un bloque
con los ejes x establecidos acá en esta
figura que han enunciado acerca de las
componentes de la fuerza gravitacional
de la tierra ejerce sobre el bloque es
correcto
recordemos que la fuerza gravitacional
que la ejerce ejerce sobre el bloque es
siempre un vector que apunta hacia abajo
hacia el centro de su puesto de la
tierra
por lo tanto las componentes xy son
positivas
las componentes xl la componente
dispositiva la componente quien negativo
la componente y es positiva las
componentes xx son ambas negativas la
componente de que es 0 y la componente i
es negativa y la componente que es
positiva y la componente bien negativa
son la idea de analizar a partir de este
bloque y de este sistema de coordenadas
hacia donde apunta entonces en una
fuerza gravitacional y cómo serán sus
componentes xy
bueno eso ha sido todo por hoy nos vemos
en un próximo vídeo
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