La fuerza

1. CURSO DE FÍSICA BÁSICA I
DINÁMICA
UMSS

2. CONTENIDO DEL TEMA
CONCEPTOS BÁSICOS BIOGRAFÍA DE NEWTON
LEYES DE NEWTON TIPOS DE FUERZAS
01 02
04
03
DIGRAMA DE CUERPO
LIBRE
DINÁMICA CIRCULAR
06
05

3. CONCEPTOS
BÁSICOS
¿Qué estudia la dinámica?
01

4. ¿Qué estudia la Dinámica?
La dinámica estudia las causas que
producen el movimiento de los
cuerpos.

5. ¿Qué es una fuerza?
-Fuerza de contacto o de choque
-Fuerza normal
-Fuerza de fricción
-Fuerza de tención
-Fuerza de largo alcance
Es una magnitud vectorial que mide el
resultado de la interacción que existe
entre 2 o mas cuerpos, de las que
podemos encontrar:

6. ¿Qué causa una fuerza?
Una fuerza produce efectos de:
Deformación y cambio en el
movimiento bien por cambiar de
sentido, de dirección o de
velocidad

7. Tipos de interacción
Interacción de contacto
Se produce por el contacto físico
entre 2 cuerpos
interacción de campo
Es aquella interacción en la que no
interviene el contacto físico pero si
actúan a través del espacio

8. 02
BIOGRAFIA DE NEWTON
¿Quién fue Isaac Newton?

9. Isaac Newton
Isaac Newton nació de forma prematura el 4 de enero de 1643 en el seno de una familia campesina en Woolsthorpe Manor, una
pequeña aldea del condado de Lincolnshire, Inglaterra.
Tuvo una infancia complicada. Tres meses antes de su nacimiento su padre murió y a los tres años su madre lo dejó a cargo de
sus abuelos ante la negativa de su nuevo marido a criar un hijastro. Newton no regresaría a su aldea natal hasta la
muerte de su padrastro en 1653.
A los 12 años comenzó a cursar sus estudios elementales en la escuela primaria de Grantham. En 1661, a los 18 años de edad,
ingresó en el Trinity College de la Universidad de Cambridge para estudiar matemáticas bajo la tutela de Isaac Barrow.
Tras su graduación (cuatro años más tarde), Newton acabaría dedicándose por completo al estudio de las matemáticas y la
filosofía natural realizando descubrimientos trascendentales en el campo del cálculo (con el desarrollo del cálculo
integral y diferencial, entre otros hallazgos), la física (describiendo las leyes que explican el movimiento de los cuerpos
macroscópicos) y la óptica (con su teoría de los colores).
De todos sus estudios y descubrimientos, destaca su obra «Principios matemáticos de la filosofía natural, publicada en 1687,
en la que sentó las bases de la física moderna y la ingeniería a través de sus leyes del movimiento y la teoría de la
gravedad, marcando un antes y un después en la historia de la ciencia (hoy en día sigue siendo ampliamente
considerada como la obra más influyente de la historia de la física). Finalmente, tras una larga vida volcada al desarrollo
de la ciencia y la comprensión del universo, Newton fallecería el 31 de marzo de 1727 (84 años) en Londres tras una
disfunción renal mientras dormía. Ocho días más tarde, el 8 de abril de 1727, recibió el honor de ser el primer científico
enterrado en la Abadía de Westminster.

10. LEYES DE NEWTON
03
¿Qué son las leyes de Newton?

11. LEYES DE NEWTON
PRIMERA LEY
Ley de la inercia
SEGUNDA LEY
Ley de la causa y efecto
Ley del movimiento
Ley de la Fuerza
TERCERA LEY
Ley de la acción y
reacción

12. PRIMERA LEY
La primera ley de Newton, también conocida como la ley de la inercia, establece que
un objeto en reposo permanecerá en reposo y un objeto en movimiento continuára
moviendose a una velocidad constante en linea recta, a menos que una fuera externa
actue sobre él. En términos matemáticos esto se puede expresar como:
𝑭 = 𝟎 ↔
𝒅𝒗
𝒅𝒕
= 𝟎
Donde:
𝐹: Fuerza neta aplicada a un objeto
𝑚: masa del objeto
𝛼: aceleración
𝑭 = 𝒎𝜶
DE NEWTON

13. PRIMERA LEY DE NEWTON

14. SEGUNDA LEY DE NEWTON
La segunda ley de Newton establece que la fuerza
neta aplicada a un objeto es igual a la masa del objeto
multiplicada por su aceleración. En téminos
matemáticos esto sepuede expresar como:
𝑭 = 𝒎𝜶

15. SEGUNDA LEY DE NEWTON

16. TERCERA LEY DE NEWTON
La tercera ley de Newton establece que por
cada acción, hay una reacción igual y opuesta.
Es decir, si un objeto A ejerce una fuerza sobre
un objeto B, entonces el cuerpo ejerce una
fuerza igual y opuesta sobre el obeto A.
𝐹𝐴𝐵 = −𝐹𝐵𝐴 𝐹𝐵𝐴 = −𝐹𝐴𝐵
Matemáticamente

17. TERCERA LEY DE NEWTON

18. 04
TIPOS DE FUERZAS
¿qué tipos de fuerzas estudiamos en la dinámica?

19. FUERZA NORMAL
Fuerza paralela a la
superficie en contacto
Fuerza causada por le
contacto de dos cuerpos
TIPOS DE FUERZAS
FUERZA DE TENSIÓN
Fuerza producida
por la gravedad
Fuerza interna que aparece
en elementos elasticos
FUERZA ELASTICA
Fuerza que aparece sobre
resortes, cuando son
deformados
FUERZA DE CONTACTO
FUERZA PESO
FUERZA DE FRICCIÓN
Fuerza que aparece
como oposición al
movimiento

20. FUERZA PESO
Es la fuerza producida por la tierra que
aparece sobre un cuerpo con masa que se
encuentra a su superficie.
𝑃 𝑃
𝑃
𝑃
𝑷 = 𝒎𝒈
Donde:
𝑃: Fuerza peso
𝑚: masa
𝑔: gravedad
Matemáticamente

21. FUERZA NORMAL
Es la fuerza que aparece sobre un cuerpo
por el contacto con alguna superficie. La
cual es perpendicular a la superficie
𝑭𝑵
𝑭𝑵
𝑭𝑵

22. FUERZA DE CONTACTO
Es la fuerza que aparece sobre un cuerpo
por el contacto físico con otro cuerpo,
siempre perpendicular a la superficie de
contacto
𝐹12
𝑴𝟏
𝑴𝟐
𝐹21
𝐹12
𝑴𝟏
𝑴𝟐
𝐹21
𝐹12 = −𝐹21

23. FUERZA DE TENSIÓN
Es la fuerza que aparece internamente
sobre elementos elásticos (cuerdas, cables,
alambres, ligas, etc.) cuando están
sometidos a fuerzas externas de
alargamiento, las cuales se reflejan
internamente sobre el elemento elástico
𝐹 𝐹
T T

24. FUERZA ELASTICA
Es la fuerza que aparece sobre resortes,
cuando estas están siendo deformadas
(alargadas o comprimidas) a causa de una
fuerza externa, por lo que la intensión de
esta fuerza es volver a su estado original
𝐹
𝐹
𝐹𝑒
𝐹𝑒
x
x
𝑭𝒆 = 𝒌𝒙
Donde:
𝐹𝑒: Fuerza elástica
𝑘: coeficiente de restitución elástica
𝑥: deformación
Por Hooke
𝑭𝒆 = −𝑭

25. FUERZA DE FRICCIÓN
Es la fuerza que aparece como oposición al
movimiento de una superficie con respecto
a otra, la cual depende de la rugosidad de
las superficies
𝐹 𝐹
𝐹𝑓 𝐹𝑓
𝑭𝒇 = 𝝁𝑭𝑵
Donde:
𝐹𝑓: Fuerza de fricción
𝜇: coeficiente de fricción
𝐹𝑁: Fuerza normal
Matemáticamente
Existen dos tipos de coeficientes de
fricción
𝜇𝑒: coeficiente de fricción estático,
cuando no hay movimiento.
𝜇𝑐: coeficiente de fricción cinético,
cuando hay movimiento.
0 < 𝜇𝑐 < 𝜇𝑒 < 1
𝑑

26. DIAGRAMA DE
CUERPO LIBRE
¿Cómo representamos la fuerzas?
05

27. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE
Es la representación gráfica de todas las
fuerzas externas que actúan sobre un
cuerpo mediante vectores.
Considerar a los cuerpos como puntos sin
dimensiones.
Identificar un sistema de referencias sobre
el cuerpo.
Dibujar dentro del sistema de referencias
las fuerzas externas que actúan sobre el
cuerpo

28. IMPORTANCIA DEL D.C.L
El dibujo de un diagrama de cuerpo libre es un paso
importante en la resolución de los problemas
mecánicos, puesto que ayuda a visualizar todas las
fuerzas que actúan sobre un objeto simple

29. EJEMPLO DE DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE
Realiza los diagramas de cuerpo libre de los cuerpo en los siguiente gráficos

30. 06
DINÁMICA CIRCULAR
¿Cómo aplicamos la dinámica en un
movimiento circular?

31. DINÁMICA CIRCULAR
𝑭𝒄 = 𝒎𝜶𝒄
𝑭 = 𝒎𝜶
𝑭 = 𝟎
Eje Radial
Eje acelerado
Eje en reposo
Leyes de Newton aplicadas a una
trayectoria circular

32. DINÁMICA CIRCULAR
La 𝐹𝑐 obliga al cuerpo a
describir un
movimiento circular
𝑭𝑹𝒂𝒅𝒊𝒐
𝑭𝑨𝒇𝒖𝒆𝒓𝒂

33. DINÁMICA CIRCULAR
Es solo aplicar Newton
en un circulo
𝑭𝒄 = 𝒎𝜶𝒄
𝑭𝒄 = 𝒎
𝑽𝟐
𝑹
𝑭𝒄 = 𝒎𝝎𝟐
𝑹
𝑭 = 𝟎
𝑭𝑹𝒂𝒅𝒊𝒐
𝑭𝑨𝒇𝒖𝒆𝒓𝒂
𝑭𝑨𝒇𝒖𝒆𝒓𝒂
𝑭𝑨𝒇𝒖𝒆𝒓𝒂
𝑭𝑨𝒇𝒖𝒆𝒓𝒂
𝑭𝒄 = 𝑭𝒓𝒂𝒅𝒊𝒐 − 𝑭𝒂𝒇𝒖𝒆𝒓𝒂
x
y
x
y
x y

34. DINÁMICA CIRCULAR
𝜶𝒄 es la magnitud vectorial que
indica el cambio de la dirección de la
velocidad tangencial con respecto del
tiempo
𝜶
𝑽
𝑭𝒄 = 𝒎𝜶𝒄
𝑭𝒄 = 𝒎
𝑽𝟐
𝑹
𝑭𝒄 = 𝒎𝝎𝟐𝑹
𝛼𝑐 =
𝑉2
𝑅
𝛼𝑐 = 𝜔2𝑅
Donde:
𝑉: Velocidad lineal
𝜔: Velocidad angular
𝑅: Radio

35. ¿QUÉ FUNCIÓN CUMPLE UNA POLEA?
La polea cumple la función de
transmitir una fuerza que ayuda a
mover objetos pesados de una forma
cómoda, la cual consta de una rueda
anclada a un eje donde gira un cordel,
de esta manera la fuerza se distribuye
en la periferia de la rueda

36. ¿QUÉ FUNCIÓN CUMPLE UNA POLEA?

37. ¿QUÉ FUNCIÓN CUMPLE UNA POLEA?

38. ¿QUÉ FUNCIÓN CUMPLE UNA POLEA?

39. GRACIAS
POR SU
ATENCIÓN!