tipos de movimientos, fuerza y leyes de newton

1. Unidad 1:
MECÁNICA
Liceo Bicentenario Viña del Mar
FÍSICA
Prof. Paula Durán Ávila
3° medio 2013
1

2. Capítulo 1:
Movimiento Rectilíneo y Fuerza
2

3. Objetivos:
• Diferenciar entre un escalar y un vector.
• Inferir, a partir de la trayectoria y desplazamiento,
los conceptos de rapidez y velocidad.
• Calcular el concepto de aceleración a partir de
cálculos matemáticos sencillos.
• Analizar gráficamente distintos movimientos:
rectilíneo uniforme y uniformemente acelerado.
• Comprender y aplicar los conceptos de masa y peso.
• Aplicar las leyes de Newton a la solución de
problemas.
3

4. MAGNITUDES
ESCALARES
Quedan definidas con su
módulo, es decir, con
una cantidad más una
unidad.
Ejemplo:
30 (metros/segundo)
VECTORIALES
Quedan definidas con:
• Módulo
• Dirección
• Sentido
Gráficamente
4
RECORDANDO…

5. Ejercicio N°1
A partir de la definición de vector y escalar,
determinar si las siguientes oraciones se refieren
a un vector a un escalar.
1. Un auto va a 60 [km/h] norte-sur, sur.
2. La temperatura de hoy es de 21°C
3. La fuerza está dirigida hacia el centro de la
tierra.
4. Quedan 15 minutos para salir a recreo
5. El auto se muevo a 100[km/h]
5

6. Descriptores del Movimiento
• Movimiento:
▫ Cuando un móvil
cambia su posición con
respecto a un sistema
de referencia a medida
que pasa el tiempo
 Móvil: todo cuerpo que
se encuentra en
movimiento
6

7. Descriptores del Movimiento
• Vector Posición
▫ Vector que comienza en el origen del sistema de
referencia y llega hasta el punto de ubicación del
móvil
2 4 6 8 10
r1
0
r2
r

7

8. Descriptores del Movimiento
• Trayectoria
▫ Camino recorrido por un móvil
▫ Permite clasificarlo entre circular
o recto
• Distancia Recorrida (d)
▫ Longitud de la trayectoria
• Desplazamiento
▫ Cambio de la posición en línea
recta desde una posición inicial
de la trayectoria hasta una
posición final
r


8

9. Ejercicio N°2
• Una hormiga realiza el siguiente movimiento,
comienza en O y llega hasta B, luego se devuelve
hasta D a continuación se dirige a C y desde ahí
termina en A. Determina la distancia recorrida y
el desplazamiento.
2 4 6 8 10 [cm]
0
9

10. Descriptores del movimiento
• Rapidez media (vm)
▫ Magnitud escalar
▫ Relación entre la distancia recorrida
y el tiempo empleado en recorrerlo
empleado
tiempo
recorrida
distancia
v
t
d
v
m
m



Unidades SI
vm Metros/segundos
[m/s]
d Metros [m]
Δt Segundos [s]
10

11. Descriptores del Movimiento
• Rapidez instantánea
▫ Magnitud escalar
▫ Rapidez del móvil en un instante t (tiempo
cercano a cero)
▫ Ejemplo:
 Rapidímetro o velocímetro
11

12. Descriptores del Movimiento
• Velocidad media ( )
▫ Magnitud vectorial
▫ Relación entre el desplazamiento
realizado por el móvil con el
intervalo de tiempo empleado
m
v

empleado
tiempo
ento
desplazami
v
t
r
v
m
m







Unidades SI
vm Metros/segundos
[m/s]
Δr Metros [m]
Δt Segundos [s]
12

13. Ejercicio N° 3
• En los siguientes carteles qué es lo incorrecto
13

14. Ejercicio N° 4
• ¿Qué es lo que significa que un vehículo tenga
una rapidez de 60 [km/h]?
• Si quisiéramos expresar esta rapidez como
velocidad ¿qué más tendríamos que saber?
Que a cada hora el vehículo recorre 60 [km]
Deberíamos saber su dirección y sentido
14

15. Ejercicio n°5
• Un niño camina desde 0 hasta A, en 3[s], luego
de A hasta B, en 1[s] y finalmente de B hasta C,
en 5[s]. Determina:
▫ Distancia recorrida
▫ Desplazamiento
▫ Tiempo empleado
▫ Rapidez media
▫ Velocidad media
[m]
B A C
15

16. Descriptores del Movimiento
• Aceleración Media
▫ Magnitud vectorial.
▫ Es la relación entre la
variación de velocidad
que experimenta un
móvil y el intervalo de
tiempo en que se
produce este cambio
m
a

i
f
i
f
m
t
t
v
v
t
v
a










Las unidades en SI:
[m/s2]
16

17. Tipos de aceleración:
• Acelerado
 Aceleración Positiva
 La velocidad aumenta
• Desacelerado
 Aceleración negativa
 La velocidad disminuye
i
f v
v 
i
f v
v 
17

18. ¿Qué significa que un auto acelere a
10[m/s2]?
• Qué cada 1[s], el auto aumenta su velocidad en
10[m/s]
18

19. Ejercicio N°6
• Un motociclista viaja en una carretera recta
variando su velocidad de 30[m/s] a 15[m/s] en
un intervalo de 3 segundos.
a) ¿Cuál es la aceleración en [m/s2]?
b) ¿El motociclista acelera o desacelera en el
intervalo de tiempo mencionado? Justifica
19

20. EJERCICIO Nº 7
20
Un auto se mueve hacia la derecha sobre el eje x con
una rapidez de 5[m/s]; al cabo de 10[s] se mueve
hacia la izquierda con una rapidez de 5[m/s]. La
aceleración media del auto es:
A) -1 (m/s2)
B) 0 (m/s2)
C) 1 (m/s2)
D) 5 (m/s2)
E) 10 (m/s2)
A
Aplicación

21. EJERCICIO Nº 8
Un móvil circula a 20[m/s], frena y se detiene
en 10[s]. La aceleración del frenado fue:
A) 4 (m/s2)
B) 2 (m/s2)
C) -2 (m/s2)
D) -4 (m/s2)
E) -8 (m/s2)
21
C
Aplicación

22. Tipos de movimientos rectilíneos
• Movimiento
rectilíneo
uniforme.
• Movimiento
rectilíneo
uniformemente
acelerado.
22

23. MRU
• Movimiento rectilíneo uniforme
• Recorre distancias iguales en intervalos de
tiempo iguales.
▫ Velocidad = constante.
▫ Aceleración = cero.
23

24. Gráficos MRU
Gráfico posición versus tiempo
• La línea recta ascendente
indica que el móvil recorre
distancias iguales en
intervalos iguales.
Gráfico velocidad versus
tiempo
• La línea recta indica que la
velocidad es constante en el
tiempo.
• El área bajo la curva
representa la distancia
recorrida por el móvil en el
intervalo de tiempo.
24

25. Ejemplo:
25

26. EJERCICIO Nº 9
Del gráfico adjunto, para el movimiento de una partícula en el eje x,
se puede concluir que la velocidad media del móvil es:
I. 5[m/s] i entre t = 0[s] y t = 2[s]
II. 0[m/s] i entre t = 2[s] y t = 4[s]
III. –10[m/s] i entre t = 6[s] y t = 7[s]
A) Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo III
D) Sólo I y II
E) I, II y III D
Comprensión
26
 
m
d
 
s
t
10
10

2 4 6 7

27. MRUA
• Movimiento relativo uniforme acelerado
▫ La distancia cambia con el tiempo
▫ La velocidad cambia con el tiempo
▫ La aceleración permanece constante en el tiempo.
(La aceleración puede ser positiva o negativa)
27

28. MRUA
Gráfico posición versus tiempo
• movimiento acelerado,
▫ el móvil recorre distancias cada vez
mayores en intervalos iguales.
• movimiento con aceleración
negativa,
▫ el móvil recorre distancias cada vez
menores en intervalos iguales.
28

29. MRUA
Gráficos velocidad versus
tiempo
• La línea recta ascendente indica
que la velocidad aumenta en
forma constante en el tiempo.
• La línea recta descendente
indica que la velocidad
disminuye en forma constante
en el tiempo.
Características:
• El área bajo la curva representa la distancia recorrida por el móvil en el
intervalo de tiempo.
• La pendiente corresponde a la aceleración
29

30. MRUA
Gráfico aceleración versus
tiempo
• Aceleración Positiva
▫ aceleración es constante.
▫ El área bajo la curva representa
el aumento de velocidad del
móvil.
• Aceleración Negativa
▫ aceleración es negativa y
constante.
▫ El área bajo la curva representa
la disminución de velocidad del
móvil.
30

31. 31

32. EJERCICIO Nº 10
32
Los vehículos A y B del gráfico
tienen movimiento rectilíneo y
se mueven en forma
independiente.
El camino recorrido por A es:
A) 50[m]
B) 100[m]
C) 125[m]
D) 200[m]
E) 250[m]
B
Aplicación

33. Revisa los siguientes links
• Gráficos del movimiento:
• http://www.educaplus.org/play-238-Graficas-
del-
movimiento.html?PHPSESSID=4543902a126c6
f0d224033cf2055f5bc
• Laboratorio Virtual:
• http://www.educaplus.org/play-299-
Laboratorio-virtual-de-cinem%C3%A1tica.html
33

34. Fuerza
• Es un vector
• Interacción entre cuerpos
• Suma de fuerzas  Fuerza Neta o Resultante
• Unidad de medida del SI es Newton [N]
34
F


35. Leyes de Newton
• Sir Isaac Newton
• (1642 – 1727)
• Fue físico, filósofo, teólogo, inventor,
alquimista y matemático inglés
• Autor de los Philosophiae naturalis principia
mathematica, donde describió la ley de la gravitación
universal y estableció
las bases de la mecánica
clásica.
• Otros descubrimientos
científicos destacan los
trabajos sobre la
naturaleza de la luz y la
óptica (Opticks) y el
desarrollo del cálculo
matemático.
35

36. 1° Ley de Newton
“Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o
de movimiento rectilíneo uniforme, a menos que
un agente externo, fuerza neta sobre él, lo
cambie de ese estado.”
36

37. 2° Ley de Newton
“Si sobre un cuerpo actúa una fuerza
neta, éste adquiere una aceleración
que es directamente proporcional a
dicha fuerza neta e inversamente
proporcional a su masa.”
37
ma
F 
Unidad Símbolo Unidad SI
Fuerza F [N]
Masa m [kg]
Aceleración a [m/s2]

38. 3° Ley de Newton
“Si un cuerpo A está
ejerciendo una fuerza
(ACCIÓN) sobre un
cuerpo B, entonces el
cuerpo B ejerce una
fuerza (REACCIÓN) de
igual módulo y dirección,
pero de sentido opuesto
sobre el cuerpo A.”
38

39. Ejemplo
39

40. 40

41. EJERCICIO Nº 11
Si sobre una caja de 2 [kg] de masa, apoyada sobre una superficie lisa,
actúan dos fuerzas horizontales, tal como indica la figura, ¿cuál es la
aceleración de la caja?
A) 5 [m/s2]
B) 4 [m/s2]
C) 3 [m/s2]
D) 2 [m/s2]
E) 1 [m/s2]
B
Aplicación
41
 
N
12  
N
4
m

42. Fuerza de Gravedad o Peso
• Medida de qué tanta fuerza
ejerce la gravedad sobre un
objeto.
• La fuerza peso siempre está
dirigida hacia el suelo.
• En la Tierra g=9,8[m/s2]
• La masa es la medida de
cuánta materia hay en un
objeto.
42
mg
Fg 

43. EJERCICIO Nº 12
Un cuerpo pesa 125 [N] en la superficie terrestre. ¿Cuál es
la masa de dicho cuerpo?
A) 1250 [kg]
B) 125 [kg]
C) 12,5 [kg]
D) 1,25 [kg]
E) Otro valor C
Aplicación
43

44. Fuerza Normal
• Fuerza de reacción a la que
ejerce un cuerpo al estar en
contacto con una
superficie.
• La fuerza normal siempre
es perpendicular a la
superficie de contacto y
dirigida hacia fuera.
44

45. EJERCICIO Nº 13
Un cuerpo de masa “m” se desliza sobre una mesa horizontal sin roce,
con una aceleración constante “a”. El módulo de la fuerza normal es
_________ que el módulo del peso.
A) mayor
B) mayor o igual
C) igual
D) menor
E) menor o igual
C
Conocimiento
45

46. EJERCICIO Nº 14
Un objeto de m = 12 [kg] está suspendido, tal como indica la figura. El
módulo de la fuerza neta resultante sobre él es:
A) –12 [N]
B) 12 [N]
C) 0 [N]
D) –120 [N]
E) 120 [N]
C
Comprensión
46

47. Contenidos Vistos:
• Descriptores del movimiento:
▫ Desplazamiento
▫ Rapidez y Velocidad
▫ Aceleración
• MRU
• MRUA
• Fuerza
• Leyes de Newton
• Fuerza de gravedad
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