Clase para séptimo año de ciencias naturales

1. Fuerzas y Leyes de Newton
7° Básico
Ciencias Naturales - Física

2. • Comprender las Leyes de Newton.
• Comprender los conceptos de masa, inercia, fuerza y fuerza neta.
• Comprender distintos tipos de fuerza, como: el peso, la fuerza normal y
la tensión.

3. Fuente : DEMRE - U. DE CHILE Modelo Ciencias Proceso de Admisión 2015

4. 1. Leyes de Newton
Masa: Es la cantidad de materia en un objeto. Es una magnitud escalar y se
simboliza por “m”. Se mide con una balanza y en el S.I. se expresa en kilogramos
[kg], mientras que en el C.G.S. se expresa en gramos [g]
Fuerza: Es una interacción entre dos o más cuerpos, que puede cambiar sus
estados de movimiento o reposo, o producir deformación en ellos. Es una
magnitud vectorial y se expresa en:
S.I.: newtons [N]
C.G.S.: dinas [dyn]
1.1 Conceptos previos
F
Balanza

5. 1. Leyes de Newton
Fuerza neta: Es la resultante o suma vectorial de todas las fuerzas que
actúan sobre un cuerpo.
Inercia: Es la resistencia que presentan los cuerpos a cambiar su estado
de movimiento o reposo.
Es una propiedad de la materia.
1
F 2
F
neta
F
1.1 Conceptos previos

6. 1. Leyes de Newton
Aceleración: Recordemos que la aceleración es la variación de
velocidad que experimenta un cuerpo en una unidad de tiempo. Es una
magnitud vectorial.
Cuando un cuerpo experimenta una aceleración, su velocidad cambia en
el tiempo.
v
a
t



1.1 Conceptos previos

7. 1. Leyes de Newton
1.2 Primera ley de Newton
Si sobre el cuerpo no actúan fuerzas, o
la fuerza neta que actúa sobre él es
nula, el objeto podría permanecer en
reposo indefinidamente.
Si ponemos un cuerpo en
el espacio, libre de la
influencia de una fuerza
externa, ¿cómo se
comportaría?
Y si le damos un pequeño
empujón al cuerpo, ¿qué
sucederá?
Al aplicar una fuerza externa sobre
el cuerpo, este se pone en
movimiento. Una vez que dicha
fuerza deja de actuar, ¡el cuerpo
comienza a desplazarse con MRU,
indefinidamente!

8. En los dos casos anteriores la
manzana se encontraba libre de la
acción de fuerzas externas,
pudiendo encontrarse en dos
estados: reposo o moviéndose con
MRU…
1. Leyes de Newton
1.2 Primera ley de Newton
Es decir que: Si la fuerza neta que actúa
sobre un cuerpo es nula, ¡el cuerpo se
encuentra en reposo o moviéndose en
línea recta y con rapidez constante!
Esta relación constante entre variables que
influyen en el comportamiento de una parte
de la naturaleza, corresponde a una “ley”.
…la llamaré
“Primera ley de Newton”
Podemos expresar la primera ley
de Newton de la siguiente forma:
y
:
0
neta
Si un cuerpo
se encuentra en reposo
o F
se mueve con MRU


 



0
neta
Si sobre un cuerpo
cuerpo está en reposo
F o
cuerpo se desplaza con MRU


  



9. Con la primera ley ya sé
qué es lo que sucede
cuando la fuerza neta que
actúa sobre un cuerpo es
nula, pero…
¿Qué sucede si la fuerza
neta que actúa sobre un
cuerpo no es nula?
¿Cómo se comportaría el
cuerpo?
1. Leyes de Newton
1.3 Segunda ley de Newton
Superficie lisa
Bloque de granito de masa m
Aplicaremos una fuerza
constante F sobre el bloque
de granito y veremos qué
sucede….
F
F
a
¿Qué sucedió al aplicar la
fuerza F sobre el bloque?
El bloque de masa m
experimentó una
aceleración a.

10. Ahora, aumentemos la
masa agregando bloques,
apliquemos la misma
fuerza F que antes, y
veamos qué sucede con
la aceleración.
¿Qué sucedió al aplicar la
fuerza F sobre el bloque?
1. Leyes de Newton
1.3 Segunda ley de Newton
F
F
F
La masa aumentó al
doble, es decir a 2m
Aplicamos la misma
fuerza F
¿Qué sucedió con la
aceleración?
a/2
Ahora, aumentemos
la masa del sistema
al triple. ¿Qué
sucederá?
F
Aplicamos la misma
fuerza F
¿Qué sucedió con la
aceleración?
a/3
F
La masa aumentó al triple,
es decir a 3m
a
Observando el comportamiento
entre la masa del cuerpo y la
aceleración producida, ¿cómo se
relacionan estas dos magnitudes?
El bloque de masa m
experimentó una
aceleración a.
La aceleración producida es
inversamente proporcional a la
masa del cuerpo.

11. Ahora, veamos qué
sucede al dejar la masa
constante y variar la
fuerza aplicada. ¿Cómo
se comportará el cuerpo?
Ahora, apliquemos el doble de la
fuerza anterior al mismo bloque,
es decir, a la misma masa.
¿Qué sucederá?
Aplicamos una fuerza F sobre
el bloque.
1. Leyes de Newton
1.3 Segunda ley de Newton
F
El bloque de masa m
experimentó una
aceleración a.
F
a
Aplicamos una fuerza 2F
sobre el bloque.
2F
El bloque de masa m
experimentó una
aceleración 2a.
2F
2a
¿Y si aumentamos la fuerza
aplicada al triple?
Aplicamos una fuerza 3F
sobre el bloque.
3F
El bloque de masa m
¡experimentó una
aceleración 3a!
3F
3a
Observando el comportamiento de la
fuerza aplicada y la aceleración
producida, ¿cómo se relacionan estas
dos magnitudes?
La aceleración producida es
directamente proporcional a la
fuerza aplicada.

12. 1. Leyes de Newton
neta
F
fuerza total aplicada
Aceleración a
masa del cuerpo m
  
1.3 Segunda ley de Newton
Según esta expresión, las unidades de fuerza son:
S.I.: C.G.S.:
2
m
kg newton N
s
   2
cm
g dina
s
 
Entonces, de nuestros
experimentos podemos
concluir que:
La aceleración producida es
inversamente proporcional a la
masa del cuerpo.
La aceleración producida es
directamente proporcional a la
fuerza aplicada.
neta
F m a
 
Esta es la
“Segunda ley de Newton”
A mayor fuerza aplicada,
mayor es la aceleración
producida.
A mayor masa del cuerpo,
menor es la aceleración.

13. Ejercicio
2. Un objeto de m = 12 [kg] se encuentra suspendido de una cuerda delgada, tal
como muestra la figura.
El módulo de la fuerza neta sobre él es
A) -120 [N]
B) -12 [N]
C) 0 [N]
D) 12 [N]
E) 120 [N]
C
Comprensión
m

14. Ejercicio
15. Sobre una caja de 2 [kg] de masa, apoyada sobre una superficie horizontal lisa,
actúan dos fuerzas horizontales, tal como indica la figura.
Considerando lo anterior, ¿cuál es la magnitud de la aceleración de la caja?
A) 3
B) 4
C) 6
D) 8
E) 12
B
Aplicación
m
s2
m
s2
m
s2
m
s2
m
s2
2 [kg]
4 [N]
12 [N]

15. 1. Leyes de Newton
Ley de acción y reacción
Si un cuerpo A está ejerciendo una fuerza sobre un cuerpo B, entonces el cuerpo
B ejerce una fuerza de igual módulo y dirección, pero de sentido opuesto sobre el
cuerpo A.
Acción
Reacción
1.4 Tercera ley de Newton

16. Ejercicio
5. Respecto de las fuerzas de acción y reacción, ¿cuál(es) de las siguientes
proposiciones es (son) correcta(s)?
I) La fuerza de acción actúa primero, inmediatamente después aparece la reacción.
II) Acción y reacción siempre actúan sobre cuerpos distintos.
III) Acción y reacción siempre actúan en distinta dirección.
A) Solo I
B) Solo II
C) Solo III
D) Solo I y II
E) Solo I y III
B
Comprensión

17. Dinamómetro
2. Tipos de fuerza
2.1 Peso
P = m·g
m
Peso: es la fuerza con que la Tierra (o cualquier otro cuerpo masivo) atrae los
objetos hacia su centro. Es una magnitud vectorial y se mide con un instrumento
denominado dinamómetro.
La fuerza peso siempre está dirigida hacia el centro del planeta.
Se expresa en:
S. I.: newton [N]
C.G.S.: dina
P m g
 

18. Ejercicios
11. Un astronauta viaja al planeta "Triptón", donde la aceleración de gravedad es
la quinta parte que en la Tierra. Si en la Tierra tiene masa m y peso p, en dicho
planeta su masa y peso son, respectivamente,
A) 5m y 5p
B) m y p
C) m y p/5
D) m/5 y p
E) m/5 y p/5
.
C
Comprensión

19. 2. Tipos de fuerza
La fuerza normal es una fuerza de reacción, que
ejercen las superficies sobre los cuerpos que se
encuentran apoyados sobre ellas.
La fuerza normal actúa sobre los cuerpos, siempre
es perpendicular a la superficie de contacto y apunta
en sentido contrario a la superficie.
2.2 Fuerza normal
N
Fuerza normal
Si la superficie sobre la que se
encuentra el cuerpo es horizontal,
el módulo de la normal es igual al
módulo del peso del cuerpo.
N m g
 
N = mg
Peso = mg
m

20. Ejercicios
4. Un cuerpo de masa m se desliza sobre una mesa horizontal sin roce, con una
aceleración constante “a”. En estas condiciones, el módulo de la fuerza normal
que actúa sobre el cuerpo es _________ que el módulo de su peso. De las
siguientes alternativas, aquella que completa la oración correctamente es
A) mayor
B) mayor o igual
C) igual
D) menor
E) menor o igual
C
Reconocimiento

21. 2. Tipos de fuerza
Tensión es una fuerza transmitida a través de una cuerda o cable.
Las tensiones aparecen en pares y son contrapuestas, es decir, poseen
sentidos opuestos.
En una misma cuerda, las tensiones poseen igual módulo.
2.3 Tensión
T2
T1
T1
T2

22. Pregunta oficial PSU
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE Modelo Ciencias Proceso de Admisión 2015
C
Comprensión

23. Síntesis de la clase
Las Leyes de Newton
Regido por
Producen
cambios en el
Movimiento
3ª: Ley de acción y
reacción
1ª: Ley de Inercia 2ª: Ley
fundamental de
la dinámica
neta
F m a
 
FUERZAS
Algunas son
Poseen
Módulo
Dirección
Sentido
Son
Magnitudes
vectoriales
N
N = mg
La Normal El Peso
P = mg
La Tensión
Fuerzas en
cuerdas