Fuerzas ficticias en movimiento lineal i

2016
06/06/2016
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA
ESCUELAPROFESIONALDEFISICA
I-SEMESTRE
PROYECTODEMONOGRAFIAN°02:
CURSO: FISICA1
DOCENTE:
• DR.DAVIDG.PACHECOSALAZAR
GRUPO:
• “C”–TURNOTARDE
HECHO POR:
• JUDITH KATHERIN FLORES CHUQUICONDOR
• NELSON HUAMANI QUISPE
• BETZABETH JUDITH LOPEZ FLORES
• JOSE ANDRES NIETO QUISPE
• DIANA ALEJO PACORI
TEMA: FUERZAS FICTICIAS EN
MOVIMIENTO LINEAL

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN AGUSTIN
ESCUELA POFESIONAL DE FISICA - FISICA 1
FUERZAS FICTICIAS EN MOVIMIENTO LINEAL
AREQUIPA – PERU
JUNIO– 2016
“AÑODELACONSOLIDACIONDELMARDEGRAU”
ESCUELADEFISICA
“FUERZAS FICTICIAS EN MOVIMIENTO
LINEAL”
GRUPO N° 01 Página 2

INVESTIGACIONFORMATIVA
(MONOGRAFIA)
JUNIO– 2016
DEDICATORIA

La presente investigación está dedicada a
nuestros padres y amigos por la ayuda brindada
en la presente investigación.
También va dirigida a las personas desconocidas,
que existieron antes que nosotros, pues gracias a
ellos y sus investigaciones hoy podemos realizar
este escudriñamiento.
AGRADECIMIENTO

A los profesores que nos han sabido guiar e
informar en esta investigación pedagógica acerca
de las leyes del movimiento.
A Dios por el soplo de vida que nos regalado
durante este proyecto de indagación.
INDICE DEL CONTENIDO PRESENTE
INVESTIGACION FORMATIVA....................................................................................................................3
(MONOGRAFIA)............................................................................................................................................3
DEDICATORIA........................................................................................................................................... 3
AGRADECIMIENTO...................................................................................................................................4
INDICE DEL CONTENIDO PRESENTE...........................................................................................................5
1.INTRODUCCIÓN – RESUMEN:.................................................................................................................6
2.PALABRA CLAVE:...................................................................................................................................7
3.OBJETIVOS:........................................................................................................................................... 7
4.CUERPO:............................................................................................................................................... 7
4.1DEFINICIONES:.........................................................................................................................................7
4.1.1FUERZA:................................................................................................................................................7
4.1.2FUERZA FICTICIA...................................................................................................................................8
4.1.3MOVIMIENTO LINEAL.........................................................................................................................10
4.2MARCOS DE REFERENCIA INERCIALES...................................................................................................10
4.3FUERZA FICTICIA EN MOVIMIENTO LINEAL...........................................................................................12

1. INTRODUCCIÓN – RESUMEN:
En los anteriores capítulos hemos estudiado como se describe el movimiento en una, dos o tres
dimensiones; también estudiamos la cinemática en una partícula. Sin embargo no estudiamos las causas del
movimiento es por eso que ingresamos a este tema de dinámica.
En el presente informe utilizaremos los conceptos conocidos como fuerza y masa que nos enseñara que
hace que los cuerpos se muevan.
Este trabajo de investigación se ostenta información que nos ayuda a comprender sobre la fuerzas, y
veremos a que se le llama fuerza ficticia en movimiento lineal. Por lo que consideramos importante que la
investigación sea descriptiva y se oriente en obtener un conocimiento más complejo sobre la aplicación de
fuerzas ficticias en movimiento lineal.
El tema que abordamos ahora constituye una de las herramientas principales para la resolución de
problemas en las aplicaciones de las leyes de newton o leyes del movimiento, este constituye un dato básico
para el análisis de la inercia. Para poder identificar esta fuerza ficticia, todo dependerá del observador si es
inercial o no inercial es por eso que se tiene diferente tipo de enfoque para realizar un diagrama de cuerpo
libre.
Cuando una persona B se transporta en un vehículo, al comenzar su movimiento, siente que algo la aferra al
espaldar del asiento; cuando el móvil frena, siente que algo la despega del espaldar. Para una persona A
que se encuentra en reposo y fuera del móvil, esta influencia no va a ser percibida, de este análisis se dice
que la persona A está ubicada en un marco de referencia inercial y la persona B se encuentra ubicada en un
marco de referencia no inercial, esto ocurre cuando se pone en movimiento o frena el vehículo, por lo que se
presenta una aceleración o una desaceleración.
La influencia percibida recibe el nombre de fuerza ficticia, a la que también se le llama fuerza inercial o
pseudofuerza y se caracteriza por la ausencia de interacción física entre cuerpos o partículas.
Las leyes de newton son producto de varios experimentos con cuerpos en movimiento. Como se puede
observar estas son fundamentales porque no pueden deducirse ni demostrarse a partir de otros principios. El
objetivo primordial de la investigación formativa es conocer las fuerzas ficticias en movimiento lineal como
influyen y que significan.
Finalmente se formalizara con las conclusiones acerca de nuestro tema lo cual constituye un aporte
importante en este trabajo de investigación.

2. PALABRA CLAVE:
FUERZA: En física, la fuerza es una magnitud vectorial que mide la intensidad del intercambio de momento
lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según una definición clásica, fuerza es todo agente
capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales. No debe confundirse con los
conceptos de esfuerzo o de energía.
SISTEMAS DE REFERENCIA INERCIALES: Se denominan sistemas de referencia inerciales a aquellos en
los que se cumple el principio de inercia: para que un cuerpo posea aceleración ha de actuar sobre él una
fuerza exterior. En estos sistemas se cumplen, por extensión los otros dos principios de la dinámica de
Newton.
3. OBJETIVOS:
OBJETIVO GENERAL
• Aprender el concepto de una fuerza ficticia.
• Estudiar la importancia de una fuerza ficticia sobre un objeto en movimiento lineal.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Explorar más acerca de las fuerzas.
• Saber cómo se origina una fuerza ficticia.
4. CUERPO:
4.1 DEFINICIONES:
Para poder conocer el trabajo de investigación primero tenemos que tener definiciones explicitas, breves y
concisas acerca de nuestro tema fuerzas ficticias en movimiento lineal. A continuación tenemos las
siguientes definiciones y conceptos básicos que uno debe saber:
4.1.1 FUERZA:
En el lenguaje cotidiano, fuerza es un empujón o un tirón. Una mejor definición es que una fuerza es una
interacción entre dos cuerpos o entre un cuerpo y su ambiente. Es la causa de por qué siempre nos
referimos a la fuerza que un cuerpo ejerce sobre un segundo cuerpo. Cuando empujamos un automóvil
atascado en la nieve, ejercemos una fuerza sobre el auto; un cable de acero ejerce una fuerza sobre la viga
que levanta en una construcción, etc. Como se muestra en la imagen N° 01, la fuerza es una cantidad
vectorial: podemos empujar un cuerpo o tirar de él en diferentes direcciones.
Imagen N° 01

Imagen N° 02
4.1.2 FUERZA FICTICIA
Una forma de tratar el carácter no inercial es a través del uso de las llamadas fuerzas ficticias. Estas son
fuerzas, o pseudo-fuerzas, que no representan interacción y se introducen de forma auxiliar, tal que permitan
una manipulación algebraica de los términos relacionados a la no “inercialidad” de los sistemas. Como se
mencionó anteriormente, la sensación que se siente al estar dentro de un auto que arranca o frena es un
ejemplo de este tipo de situación (figura 13). En el primero de los casos, sentimos que somos sujeta dos
contra el asiento, mientras que en el segundo caso, lo que se siente es que “algo” nos jala del asiento. En el
sistema de referencia ligado al auto, podemos interpretar esto como fuerzas que nos empujan hacia o fuera
del asiento, sin embargo, no podemos identificar el cuerpo que actúa sobre nosotros con dichas fuerzas.
Imagen N° 03
Desde un sistema ligado a tierra, ambas situaciones pueden explicarse como una manifestación del principio
de inercia, esto es: la tendencia a mantener el estado de movimiento si no existen fuerzas aplicadas. Si
describimos al objeto con velocidad constante, desde el sistema ligado a Tierra, el cual suponemos como un
sistema inercial, encontramos, de acuerdo a la ecuación:
Siendo la aceleración del auto respecto a tierra y la aclaración del cuerpo visto desde el auto. Desde
el sistema en movimiento (el auto), se describe la partícula sometida a una fuerza de valor F= en la
dirección del movimiento, cuando el auto frena y en sentido opuesto si el auto arranca.

Imagen N° 04
Fuerza ficticia. Desde el marco de referencia del pasajero, al tomar la curva, parece que una fuerza lo
empuja hacia la puerta (fuerza ficticia). En relación al marco de referencia de la Tierra, el asiento del auto
aplica una fuerza al pasajero hacia la izquierda, lo que hace que se mueva con el auto.

4.1.3 MOVIMIENTO LINEAL
El movimiento acelerado más sencillo es el rectilíneo con aceleración constante. En este caso, la velocidad
cambia al mismo ritmo todo el tiempo. Se trata de una situación muy especial, aun cuando ocurre a menudo
en la naturaleza; un cuerpo que cae tiene aceleración constante si los efectos del aire no son importantes. Lo
mismo sucede con un cuerpo que se desliza por una pendiente o sobre una superﬁcie horizontal áspera. El
movimiento rectilíneo con aceleración casi constante se da también en la tecnología, como cuando un jet de
combate es lanzado con catapulta desde la cubierta de un portaviones.
Imagen N° 05
Imagen N° 06
4.2 MARCOS DE REFERENCIA INERCIALES
Cuando se analiza un movimiento dinámico afectado por fuerzas, usualmente está implícito el observador, a
partir del cual se generan las ecuaciones del movimiento, esto es desde un sistema o marco de referencia
inercial, que a su vez puede estar quieto o en movimiento con velocidad constante.
Cuando el sistema de referencia está acelerado entonces estamos frente a un sistema de referencia No
Inercial, esto afecta el análisis del movimiento dinámico y será necesario hacer consideraciones específicas.
Dado un movimiento dinámico, esta puede ser analizado desde un marco de referencia inercial y desde un
marco de referencia no inercial, cuando se hace desde el inercial las ecuaciones del movimiento involucran
las la segunda ley de Newton en la dirección de la aceleración y el equilibrio en la dirección donde no haya
movimiento.
Este concepto es fundamental para las leyes del movimiento de Newton. Suponga que está en un autobús
que viaja por una carretera recta y acelera. Si pudiera pararse en el pasillo usando patines, comenzaría a
moverse hacia atrás relativo al autobús, conforme éste aumenta de rapidez. En cambio, si el autobús frenara,

usted comenzaría a moverse hacia delante, respecto del autobús, por el pasillo. En ambos casos, parecería
que no se cumple la primera ley de Newton: no actúa una fuerza neta sobre usted, pero su velocidad cambia.
¿Qué sucede aquí?
La cuestión es que el autobús acelera con respecto al suelo y no es un marco de referencia adecuado para
la primera ley de Newton. Ésta es válida en algunos marcos de referencia, pero no en otros. Un marco de
referencia en el que es válida la primera ley de Newton es un marco de referencia inercial. La Tierra es
aproximadamente un marco de referencia inercial, pero el autobús no. (La Tierra no es un marco plenamente
inercial debido a la aceleración asociada a su rotación y su movimiento alrededor del Sol, aunque tales
efectos son pequeños.) Como usamos la primera ley de Newton para definir lo que es un marco de
referencia inercial, se le conoce como ley de inercia.
La imagen N° 04 muestra cómo podemos usar la primera ley de Newton para entender lo que sentimos al
viajar en un vehículo que acelera. En imagen N° 04a, un vehículo está inicialmente en reposo y comienza a
acelerar hacia la derecha. Una pasajera en patines (que casi eliminan los efectos de la fricción)
prácticamente no tiene fuerza neta actuando sobre ella; por lo tanto, tiende a seguir en reposo relativo al
marco de referencia inercial de la Tierra.
Al acelerar el vehículo a su alrededor, la pasajera se mueve hacia atrás con respecto al vehículo. Del mismo
modo, una pasajera en un vehículo que está frenando tiende a seguir moviéndose con velocidad constante
relativa a la Tierra, por lo que esta pasajera se mueve hacia adelante con respecto al vehículo (imagen N°
04b).
Un vehículo también acelera si se mueve con rapidez constante pero Da vuelta (imagen N° 04c).
En este caso, la pasajera tiende a seguir moviéndose con rapidez constante en línea recta relativa a la
Tierra; con respecto al vehículo, la pasajera se mueve hacia el exterior de la vuelta.
Imagen N° 07: viaje en un vehículo con aceleración.

Imagen N° 08: viaje en un autobus
4.3 FUERZA FICTICIA EN MOVIMIENTO LINEAL
Si se ubica un observador en un sistema que se acelera a razón de con respecto a un marco inercial de
referencia, se puede afirmar que:
La fuerza se puede llamar fuerza ficticia y se denota como F fic, donde:
La fuerza ficticia experimentada en un sistema acelerado uniformemente es proporcional a su masa, como la
fuerza gravitacional.
Estas fuerzas se originan en la aceleración de los sistemas de coordenadas, no en la interacción entre los
cuerpos. Un ejemplo claro que explica la aparición de la fuerza ficticia es el de un móvil que se acelera
constantemente el cual, en su interior contiene una masa que cuelga de una cuerda como el mostrado en
Imagen N° 05.
Imagen N° 09
Esquema de un móvil que se acelera constantemente, en su interior se encuentra una masa que cuelga de
una cuerda y es observada por un observador inercial y otro no inercial.
Si el observador inercial quisiera estudiar las fuerzas que operan sobre la masa m, dibujaría el diagrama de
cuerpo libre obteniendo el diagrama mostrado en la Imagen N° 06.

Imagen N° 10
Diagrama de cuerpo libre de las fuerzas que actúan sobre la masa m según el observador inercial.
• La sumatoria de fuerzas en el eje horizontal son:
En forma vectorial
En forma escalar:
• La sumatoria de fuerzas en el eje vertical son:
En forma vectorial
En forma escalar
Si el observador no inercial quisiera estudiar las fuerzas que operan sobre la masa del péndulo, dibujaría el
diagrama de cuerpo libre obteniendo el diagrama mostrado en la siguiente figura:
Imagen N° 11: diagrama de cuerpo libre de fuerzas que actúan sobre la masa m según el observador no
inercial.
• Sumatoria de fuerzas en el eje horizontal son:
En forma vectorial:
En forma escalar:

• Sumatoria de fuerzas en el eje vertical son:
En forma vectorial:
En forma escalar:
Con el uso de las ecuaciones se puede hallar la fuerza ficticia si se conoce el valor de la masa y el ángulo de
deflexión del péndulo.
Imagen N° 12
5. EXPERIMENTO – “CARRITO DINAMICO”
Según los términos estudiados se ha podido realizar una muestra experimental en la cual conoceremos más
acerca del trabajo de investigación. A continuación tenemos los siguientes pasos básicos:
Imagen N° 13
“CARRITO DINAMICO”
5.1 ESQUEMA:
Dentro de esta etapa, se diseñó y construyó el montaje experimental para el estudio de la fuerza ficticia
presente en un movimiento rectilíneo uniformemente variado, el cual, consiste en un carro dinámico como el
mostrado en la siguiente imagen.
El esquema a cual queremos llegar para realizar esta práctica experimental es un carrito que contenga un
péndulo en él.

Imagen N° 14
5.2 MATERIALES:
• Carrito
• Trasportador
• Péndulo
• Cámaras
5.3 PREPARACION:
Como grupo de preparación primero ordenaremos nuestro carrito y
buscaremos un lugar para poder realizar sin ninguna dificultad nuestra
prueba.
5.4 TEMPERATURA:
La práctica se debe realizar a temperatura ambiente que puede estar entre
21°C o 26°C. En la “UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN” estamos
a temperatura de 22 °C
5.5 MEDICIONES:
Las mediciones que realizaremos el día 13 de junio del 2016 son los
siguientes:
• Angulo tomado respecto a la vertical.
• Tiempo de duración del experimento.
• Medición del peso de nuestra billa.
5.6 PROCEDIMIENTO:

PASO N° 1: En primer lugar para poder realizar el ensayo se
ha tenido que realizar el carrito. Debemos saber para poder
realizar varios experimentos también tenemos carritos de
diferente forma. Además tener identificado con ayuda de las
cámaras quien será nuestro observador inercial y no inercial.
PASO N° 2: Una vez tenidos los carritos procedemos con la
medición del peso de la billa.
BILLA CANTIDAD UNIDAD
BILLA N° 01 16.08 gramos
PASO N° 3: Para realizar el ensayo se identifica el lugar que
tenga buenas condiciones para su elaboración.
PASO N° 4: Luego se empuja el carrito Dinámico (aplicando
una fuerza) para que tenga aceleración.
PASO N° 5: Se realiza la práctica varias veces.
5.7 FORMULAS:
• PRIMERA LEY DE NEWTON:
• SEGUNDA LEY DE NEWTON
5.8 RESULTADOS:
Los resultados se deben analizar realizando un diagrama de cuerpo libre de
cada observador, tener en cuenta que para ambos observadores posee el
mismo ángulo de inclinación del péndulo.
• OBSERVADOR INERCIAL

Imagen N° 14
• OBSERVADOR NO INERCIAL
Imagen N° 15

• Si se tuviese que hacer cálculos matemáticos la respuesta de
ambos observadores sería lo mismo.
• Hemos experimentado el fenómeno desde dos puntos de vista
distintos, o lo que es lo mismo, utilizando dos sistemas de
referencias. Cuando estábamos dentro, utilizando una cámara, y
otro fuera sistema de referencia en el primero se movía con la
misma aceleración y velocidad (sistema de referencia no inercial),
dando la impresión de que nada en el sistema de referencia se
mueve, el péndulo permanece en su sitio pero inclinada existiendo
una fuerza que lo jala. Cuando lo observamos desde fuera, en el
otro sistema de referencia ahora ya estático (sistema de referencia
inercial), el carrito y el péndulo se mueven como un conjunto.
• Como puedes comprobar, solo podíamos explicar lo que ocurría en
el primer caso, introduciendo una fuerza (Fict) que en realidad no
existe (ficticia). Esta fuerza es lo que se conoce como una fuerza
de inercia.
• Por tanto, únicamente podemos hablar de fuerzas de inercia
cuando trabajamos con sistemas de referencia no inerciales.

6. CONCLUSIONES
• Aprendimos que las leyes de Newton para el movimiento
únicamente son válidas si se aplican sobre un sistema de referencia
inercial (sistemas de referencia que se encuentran en reposo o se
mueven con velocidad constante). Sin embargo, es posible aplicar la
mecánica clásica a sistemas de referencia no inerciales (sistemas de
referencia que se encuentran en movimiento acelerado), introduciendo
fuerzas ficticias.
• Aprendimos que las fuerzas de inercia o pseudofuerzas, son fuerzas
ficticias que introducimos para hacer válida la
ecuación F =m.a cuando la aceleración se mide en relación con un
sistema de referencia no inercial.
• Constituye una de las herramientas principales en el tema de fuerzas
inerciales conocidas también como fuerzas ficticias.
• Aprendimos que por más que tengamos diferente enfoque ya sea
como observador inercial u observador no inercial obtendremos la
misma respuesta.
• Del experimento realizado se observó la diferencia entre un marco de
referencia inercial y uno de referencia no inercial para introducir este
concepto de fuerza ficticia que se evidencian gracias a la naturaleza
con la física.
7. BIBLIOGRAFIA
• FUERZA FICTICIA: http://es.unionpedia.org/Fuerza_ficticia
• SISTEMA DE REFERENCIA INERCIAL :
https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_referencia_inercial
• PROYECTO NEWTON, MEC JOSE L. SAN EMETERIO – FUERZAS
FICTICIAS

• DEPARTAMENTO DE FISICA, UNIVERSIDAD PEDAGOGICA
NACIONAL – BOGOTA COLOMBIA - SERGIO DIAGO
• FISICA UNIVERSITARIA VOLUMNE 01SEARS ZEMANSKY-DECIMO
SEGUNDA EDICION
• FUERZA FICTICIA:
http://newton.cnice.mec.es/newton2/Newton_pre/1bach/finercia/index.h
tm

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