CURSO: Mundo físico y Ambiente
SESIÓN: 1.3 - D
FECHA: 19/03/2011
FUERZA, MOVIMIENTO Y MÁQUINAS Para mover o deformar un objeto se necesita una causa. Una fuerza es cualquier causa capaz de deformar un objeto o cambiar su estado de movimiento. Es decir, una fuerza hace que un objeto se mueva, se pare, acelere... No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o de energía. En el S.I la fuerza se mide en Newton (N) Para medir las fuerzas se utilizan unos instrumentos llamados dinamómetros basados en que la deformación producida por una fuerza es proporcional a dicha fuerza.
Tipos de fuerzas. Hay fuerzas de distintos tipos. Algunos de ellas son: • La gravedad. Es la fuerza con que la Tierra atrae a todos los objetos que hay en ella. Si soltamos un objeto en el aire, la gravedad hace que caiga al suelo. • Fuerzas eléctricas. Son fuerzas que existen entre objetos con carga eléctrica. Son las que responsables de que funcionen los circuitos eléctricos. Pueden ser de atracción o de repulsión. • Fuerzas Magnéticas. Afectan a imanes y a otros cuerpos o sustancias metálicas. • Fuerzas de rozamiento. Son fuerzas que se oponen al movimiento, es decir, dificultan el avance de un objeto. Esta fuerza hace que los objetos que ruedan por el suelo se paren finalmente.
Las fuerzas y las deformaciones. Cuando se ejerce fuerza sobre un cuerpo, este se deforma, es decir se modifican sus dimensiones. Según la resistencia a las deformaciones los cuerpos se clasifican en: Cuerpos rígidos: son los cuerpos que se deforman muy poco, ejemplo: un bloque de vidrio, de acero, o una piedra. Cuerpos elásticos: Son los cuerpo que se deformado por acción de una fuerza y al cesar la fuerza recupera su forma original. Esto sucede con los resortes, gomas, elásticos. Cuerpos plásticos: Son los cuerpos que se deforman cada vez que se aplica una fuerza sobre ellos, pero que no recuperan su forma original, debido a la plasticidad. 1
Deformaciones Bajo la acción de las fuerzas algunos cuerpos se deforman, es decir, modifican sus dimensiones. Algunos cuerpos se deforman muy poco como el vidrio. Otros, como la cera, el plomo, se deforman más fácilmente. Son los cuerpos deformables. En algunas ocasiones, al cesar la fuerza deformante, el cuerpo recobra su forma original. Esto es lo que sucede con los resortes, varillas de acero, goma, etc. En otros cuerpos la deformación sigue manteniéndose después que deja de actuar la fuerza deformante, tales como la arcilla, la cera, la plastilina. Muchos cuerpos son elásticos si la fuerza deformante no sobrepasa un cierto valor, denominado límite elástico, que depende de cada cuerpo y de cada sustancia. Si sobrepasamos este límite elástico, el cuerpo ya no recupera su forma original; asimismo, podemos llegar al límite de rotura, que es la fuerza máxima que puede soportar un determinado cuerpo sin romperse. Algunos cuerpos, una vez que han sido deformados, no se recuperan instantáneamente. Lo hacen más lentamente y pueden recobrar o no totalmente su forma original. Esto es lo que sucede cuando arrugamos un papel y lo soltamos; aunque no recobra totalmente su forma. Los tipos de deformaciones son: • Elongación • Flexión • Compresión • Torsión
Las fuerzas y el movimiento. El movimiento es un fenómeno físico que se define como todo cambio de posición en el espacio que experimentan los objetos con respecto a ellos mismos o a otro cuerpo que se toma como referencia. Las fuerzas afectan de diversas maneras al movimiento de un objeto.
• Una fuerza puede poner en movimiento a un cuerpo que estaba en reposo o quieto. • Una fuerza puede detener un cuerpo que se esta moviendo. • Una fuerza puede variar la dirección o el sentido en que se mueve un cuerpo. • Una fuerza puede aumentar la velocidad con la que se mueve un cuerpo. Una fuerza puede reducir la velocidad de un cuerpo que se esté moviendo.
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Tipos de movimiento: Los tipos de movimientos mas comunes son: • Movimiento rectilíneo uniforme. • • •
Movimiento rectilíneo uniforme acelerado. Movimiento circular Movimiento parabólico
Movimiento rectilíneo uniforme: Un movimiento es rectilíneo cuando describe una trayectoria recta y uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, es decir, su aceleración es nula. Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado: Un Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado es aquel en el que un cuerpo se desplaza sobre una recta con aceleración constante. Esto implica que en cualquier intervalo de tiempo, la aceleración del cuerpo tendrá siempre el mismo valor. Por ejemplo la caída libre de un cuerpo, con aceleración de la gravedad constante. Movimiento circular: Un movimiento circular es el que se basa en un eje de giro y radio constante: la trayectoria será una circunferencia. Movimiento parabólico: Un movimiento parabólico es cuando objeto describe una parábola.
la trayectoria de un
Máquinas simples Mecanismos y máquinas Llamaremos mecanismo a cualquier elemento destinado a transmitir y transformar fuerzas y movimientos. Llamaremos máquina a un conjunto de mecanismos sencillos que realiza una función concreta. Son mecanismos los sistemas como la polea, la palanca, las ruedas dentadas. Son máquinas los sistemas como una grúa o una bicicleta.
Máquinas simples Una máquina simple es todo mecanismo en él que tanto la energía que se suministra como la que se produce se intercambian en forma de trabajo mecánico (con movimiento en alguno de sus elementos) y todas sus partes son sólidos rígidos. Podemos preguntarnos por qué tiene tanto interés convertir una entrada de energía en 3
una salida de energía. Existen dos razones: • Transmitir una fuerza o movimiento: Aplicando una fuerza en una parte, se obtiene energía (se obtiene un cambio) en otro lugar. Con poleas, por ejemplo, podemos levantar un andamio hasta el techo tirando de una cuerda desde el suelo. • Transformar una fuerza o movimiento: A partir de una pequeña fuerza se realiza el trabajo de entrada obteniendo una fuerza mayor en la salida. Así sucede con el gato de un automóvil. Al accionar la varilla del gato podemos alzar el automóvil que de otra manera sería bastante difícil de mover. Tipos de Máquinas simples: • Palancas • Poleas • Torno
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