TEMA 12 EL MOVIMIENTO
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.1. TIEMPO Y ESPACIO Los seres vivos se mueven: cambian continuamente de forma y de posición. En el interior de la Tierra se producen movimientos que causan los terremotos y desplazan los continentes, cambiando la forma de nuestro planeta. Hay movimientos que son muy lentos; por ejemplo, Europa se aleja de América dos centímetros al año. Otros movimientos suceden muy rápido; la luz que procede del Sol tarda 8 minutos en llegar a la Tierra. El tiempo y el espacio se combinan creando el movimiento.
.2. EL MOVIMIENTO
Para apreciar el movimiento de un objeto necesitamos comparar su posición respecto a otro que sirva de referencia. Este punto que tomamos de referencia se llama sistema de referencia. El movimiento de un caballo del tiovivo no se ve igual si lo veo desde fuera que si estoy sentado en otro caballo. Las sucesivas posiciones forman una línea que se denomina trayectoria. El movimiento de un objeto es el cambio de posición de ese cuerpo con respecto a otros objetos que sirven de sistema de referencia.
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.3. LA VELOCIDAD Normalmente usamos la palabra velocidad para indicar lo rápido o lento que es un movimiento. Utilizamos la velocidad para expresar cómo ocurre algo en relación con el tiempo transcurrido. Por ejemplo: lo rápido que se pasa una clase divertida de Ciencias Naturales. En el movimiento, la posición de un cuerpo con respecto al sistema de referencia va cambiando. El código de circulación recoge “límites de velocidad” para prevenir los accidentes. La velocidad es la magnitud física que expresa cómo se está moviendo un objeto en cada momento.
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Informa de la dirección, el sentido y la rapidez del movimiento. Cuando una magnitud tiene un valor (módulo), pero también tiene dirección y sentido, en Física y en Matemáticas se conoce como vector. La longitud del vector se denomina módulo de la velocidad y expresa la “rapidez” del movimiento.
Lo simbolizamos con la letra v y se define como el espacio recorrido e dividido entre el tiempo que ha tardado t.
La unidad del espacio en el Sistema Internacional es el metro (m) y la de tiempo el segundo (s). Por tanto, la unidad de velocidad es el metro por segundo (m/s). También se expresa frecuentemente en kilómetros por hora (km/h), aunque esta no es la unidad en el Sistema Internacional. Esta velocidad que obtenemos dividiendo el espacio entre el tiempo es la velocidad media. La velocidad instantánea es la velocidad que lleva en cada instante. El movimiento se puede representar gráficamente situando la posición del objeto en el eje vertical y el tiempo en el eje horizontal. Cada punto de esa gráfica representa dónde se encontraba el objeto en cada momento.
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También podemos calcular el espacio que recorre un cuerpo en un cierto tiempo si conocemos la velocidad con la que se mueve:
.4. LA ACELERACIÓN En la mayoría de los movimientos la velocidad cambia. Por ejemplo, cuando vamos en un coche no vamos todo el tiempo a la misma velocidad. Unas veces vamos más rápido, otras reducimos la velocidad porque damos una curva, incluso podemos detenernos en un semáforo y luego volvemos a aumentar la velocidad. Este cambio de velocidad se llama aceleración, y su unidad en el Sistema Internacional de unidades es el metro por segundo al cuadrado (m/s2). Este movimiento acelerado se puede representar colocando la velocidad en el eje vertical y el tiempo en el eje horizontal.
Esta gráfica velocidad-tiempo representa un paseo en moto y se aprecian en ella tres tramos: 1. La moto acelera, al salir del pueblo. 2. La velocidad se mantiene constante, antes de divisar la señal de STOP. 3. La frenada. También podemos calcular la velocidad que alcanzará un cuerpo al cabo de un cierto tiempo si conocemos la aceleración de su movimiento:
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El airbag y el cinturón de seguridad reducen los daños causados por las aceleraciones en los accidentes de tráfico.
Cuando dejamos caer un cuerpo o bien cuando lo lanzamos, la aceleración que actúa sobre él se llama gravedad, y su valor es:
La gravedad produce una fuerza que atrae a dos cuerpos que tengan masa. Es la responsable del movimiento de los planetas y las estrellas. Ningún objeto ni ninguna persona que estén situados sobre la Tierra se pueden caer de ella, porque la Tierra los atrae.
.5. FUERZAS EN LOS CAMBIOS DE VELOCIDAD Para que un cuerpo que está quieto se ponga en movimiento, o un cuerpo en movimiento se pare, es necesario que actúe sobre él una fuerza. Si damos un empujón lo suficientemente grande a un objeto en reposo, éste se pone en movimiento. También se pone en movimiento si hago una fuerza sobre él durante un cierto tiempo. Hay dos formas de hacer fuerza sobre un cuerpo: Estando en contacto con el cuerpo, como cuando lo empujo.
A distancia, como un imán que atrae alfileres aunque no esté pegado a ellas. Las fuerzas, al igual que la velocidad y la aceleración, se representan mediante vectores. Las fuerzas se miden con unos instrumentos denominados dinamómetros.
Las fuerzas sacan a los cuerpos del reposo y los ponen en movimiento. Las fuerzas cambian la velocidad de los cuerpos. Cuanto mayor es la fuerza que actúa sobre un cuerpo, más rápido aumentará su velocidad. Existen unas fuerzas que frenan a los cuerpos que se están moviendo. Se llaman fuerzas de rozamiento. Sobre un cuerpo pueden actuar varias fuerzas a la vez, y a la suma de todas ellas se denomina resultante.
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.6. LAS LEYES DE NEWTON 1ª ley de Newton .- LA INERCIA Si la resultante que actúa sobre un cuerpo es cero decimos que el cuerpo está en equilibrio mecánico. Si el cuerpo estaba quieto, seguirá quieto, y si se estaba moviendo lo seguirá haciendo siempre con la misma velocidad. Los cuerpos tienden a seguir en el mismo estado de reposo o movimiento en que se encuentren. Esa tendencia es la inercia.
El interior de un autobús está lleno de objetos donde sujetarse: barras horizontales y verticales, asideros en los respaldos de los asientos, etc. Los viajeros saben para qué sirven. Mientras el autobús circula en línea recta y sin acelerones, los pasajeros pueden estar de pie sin tener que sujetarse. Sin embargo, cuando el vehículo frena o arranca, o da una curva, los pasajeros tienen que agarrarse para no caerse. Si el autobús frena, sus ocupantes tratan de seguir en movimiento y van hacia delante. Del mismo modo, cuando el autobús está quieto y arranca, los viajeros tienden a seguir quietos y se caen hacia atrás.
2ª ley de Newton La resultante de las fuerzas que están actuando sobre un cuerpo es igual al producto de la masa del cuerpo por la aceleración que le produce esa fuerza.
La unidad de fuerza en el Sistema Internacional de unidades se llama Newton (N).
3ª ley de Newton .- PRINCIPIO DE ACCIÓN Y REACCIÓN Las fuerzas siempre se presentan por parejas. Esto quiere decir que cuando un cuerpo atrae o empuja a otro, este ejerce la misma acción sobre el primero. Cuando una bola de billar es lanzada sobre otra, esta segunda hace una fuerza igual y de sentido contrario sobre la primera.
Estas fuerzas se denominan de acción y reacción, y siempre son iguales y de sentido contrario.
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.7. INTERACCIÓN GRAVITATORIA La Tierra posee una masa muy grande y atrae todo lo que se encuentra alrededor con una fuerza llamada peso. El peso de un cuerpo es la fuerza con que la Tierra atrae a ese cuerpo. Si queremos calcular el peso de un cuerpo tenemos que usar la siguiente fórmula: P = m g m es la masa del cuerpo, y se mide en kilogramos (kg) g es la aceleración de la gravedad, y siempre vale lo mismo: 9,8 m/s2
g=
P es el peso. Para calcularlo tengo que multiplicar la masa por la gravedad. La unidad para medir el peso es el Newton (N), puesto que el peso es una fuerza. Si midiéramos el peso de un cuerpo en otro Planeta sería diferente. El valor de la gravedad cambia en cada Planeta según la masa que tenga ese Planeta.
.8. LEY DE LA PALANCA “En un balancín en equilibrio se cumple que el producto del peso por la distancia al eje de giro es igual en ambos lados”.
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