02 movimiento fuerza
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1
© J. L. Sánchez Guillén
2
Tema 2- 1- Movimiento
Un objeto está en movimiento cuando cambia de posición a lo largo del tiempo.
Posición de un objeto
es el lugar que ocupa
en cada momento.
Referencias: Para
conocer la posición
de un objeto son
necesarias unas
referencias.
Trayectoria es la línea
que describen las
diferentes posiciones
que va ocupando el
móvil a lo largo del
tiempo.
Desplazamiento:
Distancia entre la
posición inicial y final
3
Distancia recorrida 1km Desplazamiento=1km
Desplazamiento=1km
Distancia rec. = 1’5km
Diferencia entre distancia recorrida y desplazamiento
4
Tema 2-2 - Velocidad
La velocidad de un móvil indica la rapidez con la que éste efectúa sus
desplazamientos. Para indicar la velocidad deben de darse también la dirección y
el sentido del móvil.
Medida de la rapidez
m/s
Km/h
Movimiento rectilíneo
uniforme:
- Trayectoria recta.
- Velocidad constante.
Rapidez: Si decimos que un móvil va
a 120km/h, sin indicar ni la dirección ni
el sentido de este, estaremos dando la
rapidez con la que se mueve, pero no
su velocidad.
Rapidez media =
Distancia recorrida
Tiempo
5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Representaciones gráficas. V
aria
ble
de
pe
nd
iente
Variable
independiente Usar una escala
adecuada.
Eje de abscisas
Eje de ordenadas 30
25
20
15
10
5
T (h) P (km)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
5
5
12,5
20
20
20
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5
5
0
Tabla de datos
6
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tiempo en horas.
Posic
ión e
n k
m 30
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Gráfica posición/tiempo.
T (h) P (km)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
5
5
12,5
20
20
20
25
5
5
0
Tabla de datos
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tiempo en horas.
Posic
ión e
n k
m 30
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Gráfica posición/tiempo.
T (h) P (km)
0
1
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4
5
6
7
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9
10
0
5
5
12,5
20
20
20
25
5
5
0
Tabla de datos
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tiempo en horas.
Posic
ión e
n k
m 30
25
20
15
10
5
Gráfica posición/tiempo.
T (h) P (km)
0
1
2
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4
5
6
7
8
9
10
0
5
5
12,5
20
20
20
25
5
5
0
Tabla de datos
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tiempo en horas.
Posic
ión e
n k
m 30
25
20
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10
5
Gráfica posición/tiempo (interpretación).
¿Qué espacio ha recorrido el
móvil a las 4 horas?
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Tiempo en horas.
Posic
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n k
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15
10
5
Gráfica posición/tiempo (interpretación).
¿Qué espacio ha recorrido el
móvil a las 4 horas? 20 km
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tiempo en horas.
Posic
ión e
n k
m 30
25
20
15
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Gráfica posición/tiempo (interpretación).
¿Cuántos kilómetros recorrió
en total?
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Tiempo en horas.
Posic
ión e
n k
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Gráfica posición/tiempo (interpretación).
¿Cuántos kilómetros recorrió
en total? 50 km
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Tiempo en horas.
Posic
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n k
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Gráfica posición/tiempo (interpretación).
¿Qué hizo entre las 7 y las 10
horas?
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Tiempo en horas.
Posic
ión e
n k
m 30
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Gráfica posición/tiempo (interpretación).
¿Qué hizo entre las 7 y las 10
horas? Volver al punto de partida.
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tiempo en horas.
Posic
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n k
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Gráfica posición/tiempo (interpretación).
¿Qué velocidad llevaba a las
5horas?
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Tiempo en horas.
Posic
ión e
n k
m 30
25
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5
Gráfica posición/tiempo (interpretación).
¿Qué velocidad llevaba a las
5horas? Estaba parado (0 km/h).
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tiempo en horas.
Posic
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n k
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Gráfica posición/tiempo (interpretación).
¿Qué velocidad llevaba a las
3,5 horas?
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Tiempo en horas.
Posic
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n k
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10
5
Gráfica posición/tiempo (interpretación).
¿Qué velocidad llevaba a las
3,5 horas?
7,5 km/h
Explicación: Entre las 2 y las 4,
en 2 horas, recorrió 15 km. Luego
la velocidad fue de 15km/2horas=
7,5km/h.
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Tiempo en horas.
Posic
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Gráfica posición/tiempo (interpretación).
¿Cuándo llevó una velocidad
mayor?
1 h
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Tiempo en horas.
Posic
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n k
m 30
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20
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Gráfica posición/tiempo (interpretación).
¿Cuándo llevó una velocidad
mayor? Entre las 7 y las 8 horas (20
km/h). Pues recorrió 20km en
1 hora.
20km
1 h
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Tiempo en horas.
Velo
cid
ad e
n k
m/h
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Gráfica velocidad/tiempo.
0 horas – 0 km/h
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Tiempo en horas.
Velo
cid
ad e
n k
m/h
30
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Gráfica velocidad/tiempo.
0 horas – 0 km/h 1 hora – 20 km/h
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tiempo en horas.
Velo
cid
ad e
n k
m/h
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Gráfica velocidad/tiempo.
0 horas – 0 km/h 1 hora – 20 km/h 2 horas – 20 km/h
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tiempo en horas.
Velo
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ad e
n k
m/h
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Gráfica velocidad/tiempo.
0 horas – 0 km/h 1 hora – 20 km/h 2 horas – 20 km/h 3 horas – 20 km/h
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Tiempo en horas.
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Gráfica velocidad/tiempo.
0 horas – 0 km/h 1 hora – 20 km/h 2 horas – 20 km/h 3 horas – 20 km/h 4 horas – 10 km/h
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tiempo en horas.
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Gráfica velocidad/tiempo.
0 horas – 0 km/h 1 hora – 20 km/h 2 horas – 20 km/h 3 horas – 20 km/h 4 horas – 10 km/h 5 horas – 10 km/h
6 horas – 15 km/h
7 horas – 20 km/h
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Tiempo en horas.
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Gráfica velocidad/tiempo.
0 horas – 0 km/h 1 hora – 20 km/h 2 horas – 20 km/h 3 horas – 20 km/h 4 horas – 10 km/h 5 horas – 10 km/h 6 horas – 15 km/h 7 horas – 20 km/h 8 horas – 20 km/h
9 horas – 25 km/h
10 horas – 15 km/h
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Tiempo en horas.
Velo
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Gráfica velocidad/tiempo.
0 horas – 0 km/h 1 hora – 20 km/h 2 horas – 20 km/h 3 horas – 20 km/h 4 horas – 10 km/h 5 horas – 10 km/h 6 horas – 15 km/h 7 horas – 20 km/h 8 horas – 20 km/h 9 horas – 25 km/h 10 horas – 15 km/h
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Tiempo en horas.
Velo
cid
ad e
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Gráfica velocidad/tiempo.
¿Cuándo llevó una velocidad
mayor?
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Tiempo en horas.
Velo
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n k
m/h
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Gráfica velocidad/tiempo.
¿Cuándo llevó una velocidad
mayor? A las 9 horas (25 km/h).
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Tiempo en horas.
Velo
cid
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n k
m/h
30
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10
5
Gráfica velocidad/tiempo.
¿Cuándo llevó una velocidad
constante?
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Tiempo en horas.
Velo
cid
ad e
n k
m/h
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10
5
Gráfica velocidad/tiempo.
¿Cuándo llevó una velocidad
constante? Entre la 1 y las 3 horas
Entre las 4 y las 5 horas
Entre las 7 y las 8 horas.
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Tiempo en horas.
Velo
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Gráfica velocidad/tiempo.
¿Cuándo aceleró?
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Tiempo en horas.
Velo
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m/h
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10
5
Gráfica velocidad/tiempo.
¿Cuándo aceleró? Entre las 0 y la 1 horas
Entre las 5 y las 7 horas
Entre las 8 y las 9 horas.
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tiempo en horas.
Velo
cid
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n k
m/h
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Gráfica velocidad/tiempo.
¿Cuándo deceleró?
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tiempo en horas.
Velo
cid
ad e
n k
m/h
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10
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Gráfica velocidad/tiempo.
¿Cuándo deceleró? Entre las 3 y las 4 horas
Entre las 9 y las 10 horas
37
Tema 2- 4 - Fuerza
Fuerza es todo aquello que causa cambios en la velocidad o en la forma de los
objetos.
Representación: F
Unidad: Newton (N).
Las fuerzas se representan
mediante vectores. Pues para
indicar cómo es una fuerza no es
suficiente con dar su valor, hace
falta saber también su dirección,
su sentido y el punto de
aplicación.
38
Tema 2- 4 - Fuerza
¿Cuánto es un newton?
Un newton equivale a lo que pesan en la Tierra 102 g.
102g 1 N
39
Tema 2- 4 - Fuerza
Elementos de una fuerza
Punto de
aplicación, que
es el lugar del
cuerpo donde se
aplica la fuerza. La dirección,
que queda
señalada por la
recta según la
cual se manifiesta
la fuerza.
El sentido, ya
que en toda
dirección hay dos
sentidos
opuestos.
El valor absoluto
o intensidad de
la fuerza (los
matemáticos la
llaman “norma").
40
Representación de una fuerza mediante un vector (elementos del vector fuerza)
Punto de aplicación
sentido
41
Dos fuerzas de igual valor tienen diferentes efectos según sea su dirección y su
sentido.
42
Para determinar una fuerza debe darse su intensidad o valor absoluto, su
dirección, su sentido y el punto de aplicación.
4 N
2 N
2 N
2 N
Fig. 1 Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4
43
Tema 2- 5 – Efectos de las fuerzas
Cambios en la velocidad Deformaciones
Acelerar: aumentar la velocidad
Frenar: disminuir la velocidad
44
Tema 2- 6 – El peso
El peso: Es la fuerza con la
que la Tierra atrae a los
objetos.
Punto de
aplicación, el
punto de
aplicación del
peso recibe el
nombre de centro
de gravedad.
La dirección del
peso es
perpendicular a la
superficie de la
Tierra.
El sentido del
peso es hacia el
centro de la
Tierra.
La intensidad se
calcula multiplicando la
masa del objeto en
kilogramos por 9,8
m/s2, que es la
aceleración con la que
la Tierra atrae a los
objetos que se
encuentran en su
superficie. El resultado
se da en newtons.
45
Tema 2- 6 – El peso
Así, el peso de una esfera de 10kg de masa tendrá los siguientes elementos:
Centro de
gravedad
Dirección
Valor= 10Kg * 9,8 m/s2= 98N
Sentido
10kg
46
Tema 2- Ejercicios de aplicación
47
¿Si una caja de 10 N de peso está en reposo qué fuerzas actuarán sobre ella?
Peso =10N
48
¿Si una caja de 10 N de peso está en reposo qué fuerzas actuarán sobre ella?
Peso =10N
Resistencia del suelo = 10 N
49
¿Qué habrá que hacer para levantar una caja de 10 N de peso?
Peso = 10 N
50
¿Qué habrá que hacer para levantar una caja de 10 N de peso?
Peso = 10 N
Una fuerza en sentido contrario
mayor de 10 N
51
¿Cuánto pesará un cohete de 20 000 kg de masa que viaja por el espacio fuera
de la atracción de la Tierra y de otros cuerpos celestes?
52
¿Cuánto pesará un cohete de 20 000 kg de masa que viaja por el espacio fuera
de la atracción de la Tierra y de otros cuerpos celestes?
Nada, pues no hay ningún cuerpo celeste que lo atraiga.
53
¿Cuánto pesará un velero de 3 000 kg de masa navegando a toda vela?
54
¿Cuánto pesará un velero de 3 000 kg de masa navegando a toda vela?
Pesará 29 400N (P=m*g= 3000kg*9,8m/s2=29 400N)
29 400 N
55
¿Cuánto pesará un paracaidista, si en el suelo pesa 700N?
56
¿Cuánto pesará un paracaidista, si en el suelo pesa 700N?
Pesará 700N, igual que
en el suelo.
P= 700N
57
¿Qué fuerza habrá que hacer para levantar una caja de 10 Kg de masa (m)?
10kg
58
¿Qué fuerza habrá que hacer para levantar una caja de 10 Kg de masa (m)?
10kg
> 98N
P = m x g = 10kg x 9,8 m/s2= 98 N
Más de 98N, pues habrá que contrarrestar el peso que
será de 98N.
59
¿Qué fuerzas actúan sobre un coche en movimiento?
60
¿Qué fuerzas actúan sobre un coche en movimiento?
Peso
Resistencia del suelo
Fuerza ejercida
por el motor Rozamientos
61
Peso
Resistencia del suelo
Fuerza ejercida
por el motor Rozamientos
¿Cómo son entre sí la resistencia del suelo y el peso?
62
Peso
Resistencia del suelo
Fuerza ejercida
por el motor Rozamientos
¿Cómo son entre sí la resistencia del suelo y el peso?
Iguales en valor y
dirección, pero de
sentidos opuestos.
63
Peso
Resistencia del suelo
Fuerza ejercida
por el motor Rozamientos
¿Por qué se para un coche cuando quitamos el pié del acelerador?
64
Peso
Resistencia del suelo
Fuerza ejercida
por el motor Rozamientos
Porque actúan la
resistencia del aire
y el rozamiento y
desaparece la
fuerza ejercida por
el motor.
¿Por qué se para un coche cuando quitamos el pié del acelerador?
65
Peso
Resistencia del suelo
Fuerza ejercida
por el motor Rozamientos
¿Cómo son entre sí la fuerza del motor y el
rozamiento, si el coche está en movimiento a
velocidad constante?
66
Peso
Resistencia del suelo
Fuerza ejercida
por el motor Rozamientos
¿Cómo son entre sí la fuerza del motor y el
rozamiento, si el coche está en movimiento a
velocidad constante?
Iguales
67
Peso
Resistencia del suelo
Fuerza ejercida
por el motor Rozamientos
¿A qué fuerza se debe que la bufanda del
automovilista flamee?
68
Peso
Resistencia del suelo
Fuerza ejercida
por el motor Rozamientos
¿A qué fuerza se debe que la bufanda del
automovilista flamee? Al rozamiento
con el aire.
69
¿Qué fuerzas actúan sobre un paracaidista?
70
¿Qué fuerzas actúan sobre un paracaidista?
El peso (P) y la
resistencia del aire (R).
P
R
71
¿Qué fuerzas actúan sobre un velero de 25 000N de peso navegando a toda
vela?
72
¿Qué fuerzas actúan sobre un velero de 25 000N de peso navegando a toda
vela?
Fuerza ejercida
por el aire sobre
las velas
Peso
Fuerza de flotabilidad o
empuje del agua
Rozamientos
73
1) ¿Qué fuerzas actúan sobre una piedra de 1N de
peso que va a ser lanzada con la mano y cómo
son entre sí?
74
1) ¿Qué fuerzas actúan sobre una piedra de 1N de
peso que va a ser lanzada con la mano y cómo
son entre sí?
Del mismo valor, la
misma dirección y
sentidos opuestos.
Peso 1N
Resistencia de
la mano 1N
75
2) ¿Y en el momento de lanzarla con una fuerza de 4N?
Peso
1N
76
2) ¿Y en el momento de lanzarla con una fuerza de 4N?
Peso
1N
77
3) ¿Y cuando ya ha salido de la mano y va por el
aire?
78
3) ¿Y cuando ya ha salido de la mano y va por el
aire?
Peso
1N
79
4) ¿Y cuando ya está cayendo y está a punto de
llegar al suelo?
80
4) ¿Y cuando ya está cayendo y está a punto de
llegar al suelo?
Peso
1N
82
¿Un avión que va volando pesa?
Naturalmente que sí, porque el peso es la fuerza con que la Tierra atrae a los
objetos.
83
¿Y entonces, por qué un avión en vuelo no se cae?
84
¿Y entonces, por qué un avión en vuelo no se cae?
Porque, debido a la forma de las alas, sobre el avión actúa una fuerza igual al
peso y de sentido contrario.
Fuerza ejercida
por el motor
Peso
Resistencia aerodinámica
Rozamiento
del aire
85
¿Qué fuerza deberá hacer este forzudo ratón en la Luna para levantar unas pesas
de 10kg de masa?
86
¿Qué fuerza deberá hacer este forzudo ratón para levantar unas pesas de 10kg
de masa en la Tierra?
El peso de estas pesas en la Tierra será: P= 10kg x 9,8m/s2 = 98N
Luego deberá hacer una fuerza igual o mayor a 98N.
87
¿Qué fuerza deberá hacer este forzudo ratón para levantar unas pesas de 10kg
de masa en la Tierra?
88
¿Qué fuerza deberá hacer este forzudo ratón para levantar unas pesas de 10kg
de masa en la Tierra?
El peso de estas pesas en la Tierra será: P= 10kg x 9,8m/s2 = 98N
Luego deberá hacer una fuerza igual o mayor a 98N.
89
Peso en la Tierra 98N. Peso en la Luna 16N.
98N
16N
90
¿Qué fuerzas actúan sobre un cohete que va por el espacio fuera de la atracción
de la Tierra y de otros cuerpos celestes?
91
¿Qué fuerzas actúan sobre un cohete que va por el espacio fuera de la atracción
de la Tierra y de otros cuerpos celestes?
Sólo la fuerza de propulsión ejercida por el motor.
Fuerza ejercida
por el motor
92
¿Cómo actúan estas fuerzas?
93
¿Cómo actúan estas fuerzas?
En contacto
En contacto
En contacto A distancia
A distancia
94
Tema 2- El principio de acción y reacción.
La tercera ley de Newton o “Principio de acción y reacción” dice que: cuando un
cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, éste ejerce sobre el primero una fuerza igual
y de sentido opuesto.
Este principio tiene importantes consecuencias y se manifiesta en muchos
aspectos de nuestra vida diaria.
95
Sir Isaac Newton nació el 25 de Diciembre de 1642 en Lincolshire (Inglaterra) y murió en Londres-Kesington el 20 de Marzo de 1727.
Fue un científico, físico, filósofo, alquimista y matemático inglés, autor de los Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, más conocidos como los Principia, donde describió la ley de gravitación universal y estableció las bases de la Mecánica Clásica mediante las leyes que llevan su nombre. Entre sus otros descubrimientos científicos destacan los trabajos sobre la naturaleza de la luz y la óptica (que se presentan principalmente en el Opticks) y el desarrollo del cálculo matemático.
Newton fue el primero en demostrar que las leyes naturales que gobiernan el movimiento en la Tierra y las que gobiernan el movimiento de los cuerpos celestes son las mismas. Es, a menudo, calificado como el científico más grande de todos los tiempos, y su obra como la culminación de la Revolución científica.
Fuente: Wikipedia
96
¿Cómo funcionan los motores cohete?
97
¿Cómo funcionan los motores cohete?
Solución: Los gases, al salir con fuerza hacia tras, generan una fuerza igual y
de sentido contrario que impulsa el cohete.
Reacción Acción
98
¿Por qué cuando disparamos con una escopeta se produce un retroceso del
arma?
99
¿Por qué cuando disparamos con una escopeta se produce un retroceso del
arma?
Solución: La bala,
impulsada por los
gases hacia delante
(acción) genera una
fuerza igual y de
sentido contrario
(reacción) que hace
que el arma golpee
con fuerza contra el
hombro del que
dispara.
100
¿Por qué cuando tiramos una pelota contra una pared rebota?
101
¿Por qué cuando tiramos una pelota contra una pared rebota?
Solución: Al golpear
la pelota la pared
(acción) esta
responde con una
fuerza igual y de
sentido contrario
(reacción) que la
hace rebotar.
102
¿Por qué rebota una pelota al tirarla al suelo?
103
¿Por qué rebota una pelota al tirarla al suelo?
Solución: Al golpear
la pelota el suelo
(acción) este
responde con una
fuerza igual y de
sentido contrario
(reacción) que la
hace rebotar.
104
¿Por qué cuando empujamos algo muy pesado, como un gran armario, los pies
resbalan?
105
¿Por qué cuando empujamos algo muy pesado, como un gran armario, los pies
resbalan?
Solución: Al ejercer
una fuerza sobre el
armario (acción) este
responde con una
fuerza igual y de
sentido contrario que
nos empuja y hace
que los pies
resbalen.
106
¿Un avión de hélice se basa también en el principio de acción y reacción?
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Sí, la hélice del avión impulsa el aire con fuerza hacia tras (acción) y esta
fuerza genera otra igual y de sentido contrario (reacción) que impulsa el avión
hacia delante.
¿Un avión de hélice se basa también en el principio de acción y reacción?
108
¿Para dónde hace fuerza la rueda de un coche: hacia delante o hacia tras? ¿Por
qué?
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¿Para dónde hace fuerza la rueda de un coche: hacia delante o hacia tras? ¿Por
qué?
Solución: Hace
fuerza hacia tras
(acción) y el suelo
responde con una
fuerza hacia delante
(reacción) igual y de
sentido contrario que
hace avanzar el
coche.
110
¿Podrías aplicar el principio de acción y reacción a la hélice de un barco?
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¿Podrías aplicar el principio de acción y reacción a la hélice de un barco?
Solución: La hélice
de un barco
desplaza grandes
cantidades de agua
hacia tras (acción)
esto genera una
fuerza igual y de
sentido contrario que
impulsa el barco
hacia delante.
112
¿Qué sucederá si un astronauta lanza con fuerza una llave inglesa hacia delante?
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¿Qué sucederá si un astronauta lanza con fuerza una llave inglesa hacia delante?
Solución: El lanzamiento de la llave hacia delante (acción) generará una
fuerza igual y de sentido contrario (reacción) que lanzará al astronauta en
sentido contrario al de la llave.
Reacción
Acción
114
Juan pesa 700N. Esta es la fuerza con la que la Tierra atrae a Juan. ¿Cómo
aplicarías la Tercera Ley de Newton en este caso?
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Juan pesa 700N. Esta es la fuerza con la que la Tierra atrae a Juan. ¿Cómo
aplicarías la Tercera Ley de Newton en este caso?
Solución: Si la Tierra atrae a Juan con una fuerza de 700N, Juan atraerá a la
Tierra con una fuerza igual pero de sentido contrario de 700N.
116
¿Por qué cuando golpeamos con fuerza una bola en el centro de otra la primera
se para?
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¿Por qué cuando golpeamos con fuerza una bola en el centro de otra la primera
se para?
Solución: La primera bola golpea a la segunda con una fuerza (acción) lo que
genera que la segunda golpee a la primera con otra fuerza (reacción) que la
detiene.
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Otros ejemplos del principio de acción y reacción.
Piensa y responde…..
1) ¿Hacia dónde hacemos fuerza al caminar?
2) ¿Por qué las ruedas de un coche patinan sobre hielo estando el coche en
marcha?
Busca otros ejemplos del principio de acción y reacción…..
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