LAB FISICA 1

Dinámica y Estática.

Fuerzas.

En nuestro diario vivir realizamos fuerzas continuamente, cuando apretamos tornillos, cuando empujamos o cambiamos de sitio un objeto; a mayor escala las fuerzas también son de gran importancia, los planetas giran alrededor del sol gracias a la fuerza que éste ejerce sobre los planetas.

Así podemos decir que una fuerza es la causa capaz de cambiar el estado de reposo o movimiento de un cuerpo o hasta deformarlo.

La unidad estándar de la fuerza es el Newton ( N ). La masa se debe medir en kilogramos ( k g) y la aceleración en , por lo cual: .

Un newton es la fuerza requerida para mover un kilogramo de materia a una aceleración de 1 metro sobre segundo al cuadrado ( ).

Al ser la fuerza una cantidad vectorial obedece al denominado principio de superposición. Si varias fuerzas actúan sobre un cuerpo, la fuerza total es la suma vectorial de estas fuerzas. Nuevamente se ve el poder de los vectores. Cuando tengamos un problema en el cual se vean involucradas muchas fuerzas podemos estudiar cada una de las fuerzas por separado sin que esto cambie el resultado real del problema.

Tipos de fuerza. Las fuerzas se clasifican en fuerzas de contacto o fuerzas a distancia.

Las fuerzas de contacto se manifiestan cuando dos superficies se ponen en contacto, y las fuerzas a distanciano existe un contacto directo entre los cuerpo que intervienen. Por ejemplo la fuerza de atracción entre la tierra y la luna.

Tambien podemos clasificar las fuerzas según su naturaleza como: fuerza gravitacional, fuerza atractiva que se da entre dos objetos; fuerza electromagnética, es la fuerza que le da a los materiales su resistencia, su capacidad para ser doblados, estirados o deformados; fuerza nuclear fuerte, que mantiene unidas entre si las partículas del núcleo del átomo; y la fuerza nuclear débil, está relacionada con los procesos de decaimiento radiactivo de algunos núcleos.

Equilibrio en un plano inclinado.

Un objeto de peso se sostiene en equilibrio en un plano inclinado que forma un ángulo de con la horizontal, con ayuda de un cuerpo suspendido de peso , una cuerda y una polea, como se muestra en la siguiente figura.

Encontrar la reacción normal N del plano inclinado contra el cuerpo de peso W1, y el peso del cuerpo W2 necesario para mantener el sistema en equilibrio.

Se puede subdividir el sistema principal en diferentes subsistemas:

Tenemos (a) el sistema con el bloque de peso , este sistema se encuentra inclinado un ángulo ? con respecto a la horizontal. Y (b) tenemos el bloque de peso . El sistema de (a) se puede inclinar de tal forma que el bloque quede horizontal, se hace solo para efectos prácticos, y los resultados son iguales en cualquier sistema de coordenadas.

Vamos a describir cada una de las fuerzas que actúan en cada diagrama.

En el diagrama de (a) tendriamos:

• El peso del objeto el cual es en magnitud W1 y tiene componentes en los ejes X y Y.

• La fuerza normal, N, producto de la respuesta del plano inclinado sobre el objeto. Esta fuerza es perpendicular al plano, y solamente la componente del peso perpendicular al plano será la que defina la normal. Como en este eje el objeto se encuentra en reposo la suma de las fuerzas es igual a cero,

Esta es la magnitud de la fuerza normal.

• La tensión, T, es decir la fuerza que ejerce la cuerda sobre el objeto, y que depende del peso del objeto que se encuentra colgado. Como el cuerpo está en reposo en el eje Y, la suma de fuerzas debe ser igual a cero y se encuentra que la magnitud de la tensión debe ser igual a la componente X del peso del objeto.

Esta es la magnitud de la tensión.

En el diagrama para (b) tenemos:

• La tensión T' , ejercida por la cuerda sobre el objeto. La cuerda se supone inextensible, es decir, que no es un caucho y no se deforma con el peso del objeto. Además no ejerce fricción de ningún tipo ni con el plano ni con la polea, de manera que la magnitud de la fuerza de tensión sobre los dos cuerpos es la misma, es decir,

Y esta es la magnitud de la fuerza de tensión sobre el objeto.

• El peso del objeto W2. Como el objeto se encuentra en reposo tenemos que la suma de fuerzas debe ser igual a cero. Por eso la tension en magnitud se iguala W2.

En donde es la masa del objeto de peso W2. Esta es la masa necesaria para mantener el objeto en reposo.

Movimiento

Movimiento en una dimensión

Existen dos tipos principales de movimiento: con velocidad constante y con aceleración constante.

Lo anterior no significa que no existan más tipos de movimiento, sin embargo el estudio de estos dos nos permitirá entender una diversidad de fenómenos físicos.

Movimiento a velocidad constante

Cuando decimos que un movimiento se efectúa con velocidad constante, estamos afirmando que la magnitud y la dirección de la velocidad no cambian con el tiempo. Es muy importante notar el hecho que la velocidad cambia cuando cambia su rapidez ó cuando cambia su dirección.

Un movimiento se realiza a velocidad constante si su

aceleración es igual a cero.

En una gráfica de distancia contra tiempo, la pendiente de la recta es la velocidad . Cuando la gráfica es una línea recta, el valor de la pendiente es independiente de la forma como la medimos, esto se debe a que el movimiento se realiza a velocidad constante.

Movimiento a aceleración constante

Siempre que hay un cambio en la velocidad, hay una aceleración diferente de cero.Todo cambio en la velocidad, implica un cambio en la aceleración.

Al igual que la velocidad, el signo de la aceleración nos indica en que dirección está cambiando la velocidad.

Vectores

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