Curso de Física. Tema 2: Dinámica. 2.2 Tipos de fuerzas
Summary
TLDREn este vídeo se explican las fuerzas fundamentales en problemas de dinámica, incluyendo el peso, la fuerza normal, el rozamiento (estático y dinámico), la tensión, la fuerza elástica y la centrípeta. Se resalta que el peso es la fuerza de atracción terrestre, siempre vertical hacia abajo. La fuerza normal es perpendicular a la superficie de apoyo. El rozamiento, que se opone al movimiento, depende del coeficiente de rozamiento multiplicado por la fuerza normal. La tensión en cables o cuerdas se transmite uniformemente en oposición a la fuerza aplicada. La fuerza elástica se produce en cuerpos elásticos y se contrapone a la deformación. Finalmente, la fuerza centrípeta asociada con la aceleración en movimientos curvilíneos, apuntando hacia el centro de la trayectoria.
Takeaways
- 📚 Las fuerzas más comunes en la dinámica incluyen el peso, la fuerza normal, el rozamiento, la tensión, la fuerza elástica y la fuerza centrípeta.
- 🌐 El peso es la fuerza de atracción de la Tierra hacia un cuerpo y siempre apunta verticalmente hacia abajo, independientemente de la inclinación de la superficie.
- 📉 El peso se calcula como la masa del cuerpo multiplicada por la aceleración debido a la gravedad (m * g), con g comúnmente tomada como 9,8 m/s² en la superficie terrestre.
- 🔄 La fuerza normal es la reacción de una superficie sobre un objeto en contacto, siempre perpendicular a dicha superficie.
- 🚫 El rozamiento es una fuerza paralela a la superficie de contacto que impide el movimiento de un cuerpo sobre otro; su valor depende del coeficiente de rozamiento y la fuerza normal.
- ⚖️ La tensión es una fuerza que se transmite a lo largo de una cuerda o cable tenso, y su dirección es opuesta a la fuerza aplicada.
- 🔗 La fuerza elástica se produce en cuerpos elásticos como muelles y es opuesta a la dirección de la deformación del cuerpo.
- 🌌 La fuerza centrípeta está asociada con la aceleración de un cuerpo en movimiento curvilíneo, apuntando hacia el centro de la curva descrita.
- 🔢 La fuerza centrípeta se calcula como la masa del cuerpo multiplicada por la aceleración centrípeta, que a su vez es la velocidad al cuadrado dividida por el radio de curvatura.
- 📈 Es fundamental comprender la dirección y el sentido de estas fuerzas para resolver problemas dinámicos, ya que afectan el movimiento y la estabilidad de los cuerpos.
Q & A
¿Cuáles son las fuerzas más comunes en los problemas de dinámica que se presentan en el apartado 2.2 del guion?
-Las fuerzas más comunes en los problemas de dinámica son el peso, la fuerza normal, la fuerza de rozamiento (estático o dinámico), la tensión, la fuerza elástica y la fuerza centrípeta.
¿Cómo se define la dirección del peso y cómo varía con la inclinación de una superficie?
-El peso es la fuerza con la que la tierra atrae a un cuerpo y siempre apunta verticalmente hacia abajo, independientemente de la inclinación de la superficie sobre la que se encuentre el cuerpo.
¿Cómo se calcula el peso de un cuerpo y cuál es su relación con la masa y la aceleración de la gravedad?
-El peso de un cuerpo se calcula como la multiplicación de su masa (m) por la aceleración de la gravedad (g), es decir, peso = m * g. La masa se conoce en kilogramos y la aceleración de la gravedad, cerca de la superficie terrestre, se toma como 9.8 m/s².
¿Qué es la fuerza normal y cómo se relaciona con la superficie de apoyo?
-La fuerza normal es la fuerza que ejerce una superficie sobre un objeto apoyado en ella, siempre perpendicular a la superficie de apoyo, ya sea plana o inclinada.
¿Cómo se determina la dirección de la fuerza de rozamiento y en qué casos se debe tener en cuenta?
-La fuerza de rozamiento es paralela a la superficie de contacto y su sentido es opuesto al del movimiento o intento de movimiento. Se debe tener en cuenta en problemas de dinámica cuando se mueva o se intente mover un objeto sobre otra superficie.
¿Cuál es la relación entre la fuerza de rozamiento y la fuerza normal?
-La fuerza de rozamiento es igual al coeficiente de rozamiento multiplicado por la fuerza normal.
¿Qué diferencia hay entre el rozamiento estático y el dinámico?
-El rozamiento estático es la fuerza que impide el inicio del movimiento entre dos cuerpos, mientras que el rozamiento dinámico actúa una vez que los cuerpos están en movimiento. Tienen coeficientes de rozamiento diferentes.
¿Cómo se define la tensión y en qué dirección actúa?
-La tensión es una fuerza que aparece cuando se aplican fuerzas que tensan cables o cuerdas, y se transmite por toda su longitud con igual intensidad. Actúa en la dirección de la cuerda y su sentido es contrario a la fuerza que se ejerce sobre ella.
¿Cómo se calcula la fuerza elástica y qué tipo de cuerpos la presentan?
-La fuerza elástica se calcula como la constante elástica (k) multiplicada por la variación en la longitud del cuerpo elástico (x). Se da en cuerpos que pueden recuperar su forma después de ser deformados, como un muelle.
¿Cuál es la dirección y el significado de la fuerza centrípeta en movimientos curvilíneos?
-La fuerza centrípeta está dirigida hacia el centro de la curva que describe el cuerpo en movimiento curvilineo y está asociada con la aceleración centrípeta, que es la aceleración que cambia la dirección de la velocidad del cuerpo.
Outlines
📚 Fuerzas comunes en la dinámica
El primer párrafo del guion del video trata sobre las fuerzas que suelen aparecer en los problemas de dinámica. Se destaca la importancia de conocer cómo actúan y la dirección de estas fuerzas. Se mencionan fuerzas como el peso, la fuerza normal, el rozamiento (estático y dinámico), la tensión, la fuerza elástica y la fuerza centrípeta. El peso es la fuerza de atracción terrestre, siempre vertical y hacia abajo, y se calcula como la masa del cuerpo multiplicada por la aceleración de la gravedad (g), que puede variar dependiendo de la ubicación. La fuerza normal es la reacción de una superficie sobre un objeto en contacto, siempre perpendicular a la superficie. El rozamiento es una fuerza que impide el movimiento entre superficies en contacto y se opone al movimiento, con una expresión matemática que incluye el coeficiente de rozamiento y la fuerza normal. Además, se menciona la diferencia entre rozamiento estático y dinámico, y cómo se calcula el valor de la fuerza de rozamiento.
🔗 Tensión, fuerza elástica y fuerza centrípeta
El segundo párrafo se centra en la tensión, la fuerza elástica y la fuerza centrípeta. La tensión es la fuerza que se transmite a lo largo de una cuerda o cable, y su dirección es contraria a la fuerza ejercida sobre la cuerda. Se ejemplifica con cuerpos colgados, poleas y personas tirando de una cuerda. La fuerza elástica es similar a la tensión, pero se da en cuerpos elásticos que pueden recuperar su forma original, como un muelle, y se calcula con una constante elástica y la deformación del muelle. Finalmente, la fuerza centrípeta se asocia con la aceleración de un cuerpo en movimiento curvilíneo, como en el giro de planetas o la rotación de un objeto, y está dirigida hacia el centro de la curva. Se describe cómo se calcula la fuerza centrípeta y se sugiere tomar nota de toda la información presentada para resolver futuros problemas de dinámica.
Mindmap
Keywords
💡Fuerza peso
💡Fuerza normal
💡Fuerza de rozamiento
💡Tensión
💡Fuerza elástica
💡Fuerza centrípeta
💡Aceleración de la gravedad (g)
💡Coeficiente de rozamiento
💡Movimiento curvilineo
💡Constante elástica (k)
Highlights
Presentación de las fuerzas comunes en problemas de dinámica.
Importancia de conocer la dirección y el sentido de las fuerzas en dinámica.
Explicación de la fuerza peso y su dirección vertical hacia abajo.
Fórmula del peso: peso = masa × aceleración de la gravedad (g).
La aceleración de la gravedad (g) y sus valores típicos cerca de la superficie terrestre.
La fuerza normal, ejercida por una superficie sobre un objeto apoyado.
La fuerza normal es perpendicular a la superficie de apoyo.
La fuerza de rozamiento, su causa y su dirección opuesta al movimiento.
Fórmula de la fuerza de rozamiento: rozamiento = coeficiente de rozamiento × fuerza normal.
Diferenciación entre rozamiento estático y dinámico.
La tensión en cables o cuerdas y su dirección.
Fuerza elástica en cuerpos elásticos y su relación con la deformación.
Fórmula de la fuerza elástica: fuerza elástica = constante elástica × variación de la longitud.
Fuerza centrípeta en movimientos curvilíneos y su dirección hacia el centro de la curva.
Fórmula de la fuerza centrípeta: fuerza centrípeta = masa × aceleración centrípeta.
Importancia de recordar la información de las fuerzas para resolver problemas de dinámica.
Transcripts
hola en el apartado 2.2 voy a presentar
las fuerzas que aparecen con más
frecuencia en los problemas de dinámica
es muy importante conocer cómo actúan
estas fuerzas y sobre todo su dirección
y sentido para algunas de ellas también
daré su expresión matemática
empiezo presentando el esquema que
tenéis en pantalla las fuerzas que vamos
a ver en este vídeo tenemos el peso la
fuerza normal la fuerza de rozamiento
que puede ser rozamiento estático o
dinámico la tensión la fuerza elástica y
la fuerza centrípeta
la primera de esas fuerzas es el peso
como sabéis el peso es la fuerza con la
que la tierra atrae a un cuerpo
estará presente en prácticamente todos
los problemas de dinámica muy importante
el peso siempre está contenido en un
área vertical y apuntando hacia abajo lo
podéis ver en la figura de la derecha en
la que tenemos un bloque sobre una
superficie el peso del bloque apunta
verticalmente hacia abajo
si tenemos un plano inclinado lo mismo
aunque la superficie se incline el peso
siempre apunta verticalmente hacia abajo
insisto esto es muy importante
el valor del peso de un cuerpo es m por
g dónde m es la masa del cuerpo que
normalmente conoceremos y que debe estar
dada en kilogramos y g es la aceleración
de la gravedad que cerca de la
superficie terrestre se suele tomar como
98 metros partido segundo cuadrado es
una aceleración por tanto tiene unidades
de aceleración
hay libros y problemas que nos dicen que
tenemos que como 10 metros partido
segundo cuadrado
pues nada tomamos ese valor en lugar de
9,8 y no pasa nada
la aceleración que puede variar si nos
alejamos de la superficie de la tierra o
si el problema tiene lugar por ejemplo
pues en la luna o en júpiter entonces
pueden pasar dos cosas que nos den el
nuevo valor de g entonces no pasa nada
ponemos ese valor y punto o que no nos
lo den pero en este caso tendríamos un
problema que pertenecería a otro tema en
concreto al tema de gravitación y ya lo
veremos allí cuando lleguemos en resumen
og vale 98 o si tiene otro valor no lo
suelen dar
vamos con la fuerza normal la fuerza
normal sea siempre que haya un objeto
apoyado sobre una superficie es la
fuerza que la superficie ejerce sobre el
objeto apoyado en ella
es importantísimo que tengamos en cuenta
que siempre es perpendicular a la
superficie de apoyo siempre es
perpendicular a la superficie de apoyo
en la figura de la izquierda tenéis un
bloque apoyado sobre una superficie y si
os fijáis la normal apunta hacia arriba
en línea vertical
pero si vamos la figura de la derecha
obtenemos un plano inclinado la normal
no está en línea vertical está inclinada
de tal manera que es perpendicular a la
superficie en la que el cuerpo se apoya
en la normal apunta hacia arriba y es
perpendicular a la superficie de apoyo
no hay una expresión matemática para la
fuerza normal y su valor va a depender
siempre del problema que tengamos que
estemos resolviendo
vamos con el rozamiento esta fuerza
siempre está presente entre dos
superficies en contacto cuando se mueve
o se intenta mover una respecto a otra
como se muestra la figura el rozamiento
se debe a que las superficies de
contacto siempre son rugosas aunque no
lo parezcan de manera que la fuerza
electromagnética entre átomos de ambas
superficies va a dificultar el
movimiento hay que estar muy atentos en
los problemas de dinámica porque hay
problemas en los que nos indican que hay
rozamiento y otros en los que el
rozamiento se desprecia y no hay que
considerarlo leyendo bien el enunciado
del problema esto nos quedará claro
el rozamiento es una fuerza que es
paralela a la superficie de contacto y
su sentido siempre es opuesto al del
movimiento
en la figura tenemos un cuerpo que se
desplaza o que queremos desplazar hacia
la izquierda pues bien la fuerza de
rozamiento será horizontal y apuntando
en sentido contrario es decir hacia la
derecha
si intentamos mover el cuerpo hacia la
derecha la fuerza de rozamiento apuntará
hacia la izquierda
si el cuerpo desciende por un plano
inclinado la fuerza de rozamiento será
paralela al plano y apuntando hacia
arriba
y si intentamos subir el cuerpo a lo
largo del plano inclinado la fuerza de
rozamiento irá paralela al plano y hacia
abajo es decir la fuerza de rozamiento
siempre se opone al movimiento que
queramos hacer
el valor de la fuerza de rozamiento es
igual a la expresión que tenéis en
pantalla es decir al coeficiente de
rozamiento multiplicado por la fuerza
normal
la fuerza normal ya nos ha aparecido y
ya veremos cómo calcular su valor en un
problema dado el coeficiente de
rozamiento es un número sin dimensiones
es decir un número sin unidad sin
unidades que tiene que ver con las
superficies en contacto y que
normalmente nos lo suelen dar también es
posible que en un problema nos pidan su
valor pero nos darían el resto de datos
para obtenerlo
normalmente se suele distinguir entre
rozamiento estático y dinámico la
diferencia es sencilla
hablamos de rozamiento estático cuando
nos referimos a la fuerza de rozamiento
que actúa antes de iniciarse el
movimiento entre los cuerpos imaginar
que intentó desplazar el libro que tengo
encima de la mesa con una fuerza pequeña
no consigo moverlo a pesar de que estoy
haciendo una fuerza eso se debe a que la
fuerza de rozamiento estático me lo está
impidiendo
se aumentó la fuerza del libro comenzará
a moverse en este caso de rozamiento
también actúa pero en este caso hablamos
de rozamiento dinámico la expresión para
ambos lanzamientos es la misma pero cada
una tiene su propio coeficiente de
rozamiento el estático y el dinámico
indicado por el subíndice que lleva
en la mayoría de problemas no hay dudas
en cuál de los dos debemos aplicar
normalmente nos dan 1 y es el que se
utiliza en problemas concretos nos
pueden dar los dos y aplicaremos cada
uno en la situación que corresponda eso
lo veremos muy claro cuando resolvamos
problemas
vamos a por la tensión la tensión es una
fuerza que aparece cuando se aplican
fuerzas que tensan cables o cuerdas esa
fuerza se transmite por toda la longitud
con igual intensidad
la dirección de la tensión es la de la
cuerda y su sentido será contrario a la
fuerza que se ejerce sobre la cuerda
vamos a verlo con algún ejemplo en el
dibujo tenemos un cuerpo colgado de una
cuerda el peso del cuerpo tira de la
cuerda hacia abajo de manera que la
tensión apunta hacia arriba
tenemos ahora una polea por la que pasa
una cuerda de la que cuelgan dos cuerpos
cada uno de los cuerpos tire de la
cuerda hacia abajo de manera que la
tensión en cada uno apuntará hacia
arriba
y en este tercer ejemplo tenemos dos
personas que tiran de una cuerda hacia
sí mismas de manera que las tensiones
apuntan en dirección contraria es decir
hacia la otra persona
la fuerza elástica se parece se parece
un poco a la tensión pero en este caso
se da cuando de formamos un cuerpo
elástico es decir un cuerpo que puede
recuperar su forma después de deformarlo
el ejemplo más típico es el de un muelle
el muelle va a responder a la fuerza que
le apliquemos con otra fuerza de sentido
contrario en el ejemplo de la figura
estiramos de un muelle hacia la derecha
de manera que la fuerza elástica irá en
el sentido contrario es decir hacia la
izquierda
si comprimimos en muy hacia la izquierda
la fuerza elástica se opondrá y apuntará
hacia la derecha
el valor de la fuerza elástica podemos
calcularlo con la expresión que tenéis
en pantalla donde k es la constante
elástica del muelle que dependerá del
muelle y que normalmente no nos la da el
problema y variación de x es el espacio
que hayamos comprimido o estirado el
muelle
y nos queda por último la fuerza
centrípeta
esta fuerza aparecen movimientos
curvilíneos recordemos del tema 1 que
cuando un cuerpo describe una curva
siempre tendrá aceleración normal o
aceleración centrípeta aunque el módulo
de la velocidad no varíe esa aceleración
está relacionada con el cambio en la
dirección de velocidad
pues la fuerza centrípeta es la que
asocia
es la que se asocia con la aceleración
centrípeta
aparecen algunos problemas típicos como
en el giro de planetas alrededor del sol
o de un satélite alrededor de la tierra
también cuando giramos un cubo atado una
cuerda a una cuerda etcétera
la fuerza centrípeta está dirigida hacia
el centro de la curva como muestra la
figura que tenéis en pantalla y su valor
es masa por la aceleración centrípeta
con lo que es lo mismo masa por
velocidad al cuadrado partido por el
radio de la curva
y para finalizar os dejo el esquema con
el que empezamos el vídeo acompañado de
las figuras y expresiones que hemos
visto para cada fuerza hacerte una foto
o captura de pantalla y quedaros con
toda esta información porque será
importantísima a la hora de resolver
problemas un saludo y hasta pronto
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