La electrostática estudia los fenómenos producidos por distribuciones de cargas eléctricas. Se ha conocido desde la antigüedad, cuando se observó que ciertos materiales como el ámbar adquirían la propiedad de atraer objetos luego de ser frotados. En el siglo XVII se realizaron los primeros estudios sistemáticos y se propuso la existencia de dos tipos de carga. Posteriormente, se formularon las leyes cuantitativas de la atracción y repulsión entre cargas, conocidas como la ley

1. INSTITUCIÓN EDUCATIVA GABOINTEGRANTES:DANIELA SANCHEZANGEL MARIAMIGUEL ÁNGEL DIEGO VALLEJO10-2CARTAGO VALLE DEL CAUCA

2. OBJETIVOS -Conocer la segunda ley de Newton (fuerzas).-Señalar las fuerzas que actúan en un cuerpo.-Graficar las fuerzas en el plano cartesiano hallando sus componentes.-Crear ecuaciones y dar solución a ellas para hallar datos pedidos en un ejercicio o problema.

3. PROBLEMAEJERCICIO #2: UN NIÑO ARRASTRA UN CARRO DE PESO 200 Nw, SOSTENIDO POR UNA CUERDA, LA CUAL FORMA UN ÁNGULO DE 30º CON EL SUELO, SI EL NIÑO HACE UNA FUERZA DE 3 Nw Y EL PISO PRESENTA UN μ = 0.1 . a)¿QUÉ ACELERACIÓN TIENE EL CARRO?b)¿HACIA DONDE SE MUEVE?

4. GRAFICADAR CLICK

5. FUERZAS QUE ACTÚAN-FrNF=3 NwTN30ºF=3 Nw30º Fr WDAR CLIK

6. FUERZAS EN EL PLANODAR CLIKy-xx-y

7. DATOSW = 200 Nwµ = 0.1F = 3 NwNm = 20 Kg.T-Fra = ?En el eje y N T sen 30º-WF sen 30º En el eje x-Fr T cos 30º F cos 30ºECUACIONES 1. Σ Fy = m.a N – W +T sen 30º +F seno 30º = Ф 2. Σ Fx = m.a N. µ + T cos 30 º+ F cos 30º = m.aSISTEMA: N – W +T sen 30º +F seno 30º = ФN. µ + T cos 30 º+ F cos 30º = m.a

8. SOLUCIÓN Despejo N en la ecuación 1 N = W – T sen 30º - F sen 30º Reemplazo N en la ecuación 2 -(W – T sen 30º -F sen 30º) .µ + T cos 30º + F cos 30º = m. a - ( 200 Nw –T sen 30º - 3 Nw (0.5) ) . 0.1 + T cos 30º + 3Nw (0.86) = 20 Kg . a - ( 200 Nw –T sen 30º - 1.5 Nw) . 0.1 + T cos 30º + 2.58 Nw = 20 Kg . a- 0.1 (200 Nw –T sen 30º - 1.5 Nw) + T cos 30º + 2.58 Nw = 20 Kg . a-20 Nw + 0.1(0.5) T + 0.15 Nw + T( 0.86) + 2.58 Nw = 20 Kg .a -20 Nw + 0.05 T + 0.15 Nw + 0.86 T + 2.58 Nw = 20 Kg . a-17.27 Nw + 0.91 T = 20 Kg . a -17.27 Nw + 0.91 T = a20 Kg 20 Kg -0.863 mts/sg2 + 0.91 T = a 20 Kg RESPUESTAS a)la aceleración que tiene el carro es -0.863 mts/sg2 + 0.91 T = a20 Kg b)el carro se mueve a la derecha, sobre el eje X

9. CONCLUSIONNUESTRO ENTORNO ESTÁ CONFORMADO POR MULTIPLES CUERPOS EN DONDE ACTÚAN FUERZAS QUE PERMITEN QUE ÉSTOS REALICEN UNA ACCION O POR EL CONTRARIO, QUEDEN EN REPOSO, DE MODO QUE AL SER ESTUDIADAS PODEMOS LLEGAR A LA EXPLICACION DE LO QUE SE PRESENTA DIARAMENTE EN DICHOS CUERPOS. POR ESTO NOS VEMOS EN LA NECESIDAD DE PROFUNDIZAR Y TOMAR COMO REFERENCIA ALGUNOS EJEMPLOS DE NUESTRA VIDA COTIDIANA, PARA ASÍ DETERMINAR LAS CAUSAS QUE GENERAN UN COMPORTAMIENTO EN TODO LO QUE NOS RODEA.

10. Ejercicio Segunda Ley De Newton.

11. Problema:Una caja de 10kd de masa, baja sobre una rampla inclinada 30°, si la rampla tiene un = 0,1¿cuál es la aceleración que adquiere la caja?

12. Solución:1) Graficar el sistema:DAR CLIKNormalFuerza de FricciónPeso30°

13. Datos:W= 10kg= 0,1

14. 2) Graficar las fuerzas:DAR CLIKYNFrx-X30°W-Y

15. 3) Listar las componentes de las fuerzas:Fy: N--Wy Cos 30°Fx:-FrWx Sen 30°

16. 4) Escribir la ecuación del sistema :Fy=N-Wy Cos30°Fx= -Fr+Wx Sen 30°

17. Reemplazo Fórmulas:Fx= Wx Sen30° -Fr= m*a (Ecuación1)Fy= N-WyCos 30° = 0 (Ecuación2)Wx= W Sen30° Wy= W Cos30°Wx= 10kg * 10m/seg² * 0,5 Wy= 10kg * 10m/seg² * 0,86Wx= 100kg m/ seg² * 0,5 Wy= 100kg m/seg² * 0,86Wx=50kg m/ seg² Wy= 86kg m/seg²Wx= 50 NwWy= 86Nw

18. Despejamos N de (2) : Fy= N-WyCos 30° = 0 N= Wy N= 86NwHallamos la Fr:Fr=  * NFr= 0,1*86NwFr= 8,6 Nw

19. De la ecuación (1)Wx-Fr=m*a Sustituimos:50Nw – 0,86Nw = 10kg*a -41,4Nw = 10kg*a 41,4kg m/sg² 10kg 4,14m/seg²= a= a

20. R/ La aceleración que adquiere la caja es de 4,14 m/seg²

21. PROBLEMA3) UNA PERSONA SOSTIENE UNA CAJA DE 100kg DE MASA. A TRAVES DE UNA CUERDA, SI LA CAJA ESTÁ SOBRE UNA RAMPA INCLINADA A 30° ¿CUAL ES LA TENSIÓN DE LA CUERDA?

22. GRAFICADELPROBLEMADAR CLIK30°

23. DAR CLIKN-t-w30°

24. DAR CLIK

25. ECUACIONTx - mxg = m(a)Fx - m x a = m x aEje YNy-Wy ->DATOS:m: 100kgEje X -Tx Wx ->-T + Wx sen30° = m (a)-T + 100Kg (10 mt/sg2) x 0.5 = m (0)-T+1000 Nw x 0.5 = 0-T =500 Nw ∑ Fy = mx ay->-Wy cos 30° + N=0N=Wy cos 30°N=mxg (cos 30°)N=100Kg x 10mt/sg2 (0.86)N=1000 Nw (0.86)N= 860NwR/ LA TENSION ES IGUAL A 500NW

26. investigaciónQue es electrostática.Definición de mecánica.Que es la segunda ley de newton.

27. ElectrostáticaBenjamin Franklin haciendo un experimento con un rayo, que no es otra cosa que un fenómeno electrostático macroscópico.La electrostática es la rama de la física que estudia los fenómenos producidos por distribuciones de cargas eléctricas, esto es, el campo electrostático de un cuerpo cargado. Históricamente, la electrostática fue la rama del electromagnetismo que primero se desarrolló. Con la postulación de la Ley de Coulomb fue descrita y utilizada en experimentos de laboratorio a partir del siglo XVII, y ya en la segunda mitad del siglo XIX las leyes de Maxwell concluyeron definitivamente su estudio y explicación, y permitieron demostrar cómo las leyes de la electrostática y las leyes que gobiernan los fenómenos magnéticos pueden ser estudiadas en el mismo marco teórico denominado electromagnetismo. La existencia del fenómeno electrostático es bien conocido desde la antigüedad, existen numerosos ejemplos ilustrativos que hoy forman parte de la enseñanza moderna, como el hecho de que ciertos materiales se cargan de electricidad por simple frotamiento y atraen pequeños trozos de papel o pelo, por ejemplo un globo inflado que previamente se ha frotado con un paño seco.DAR CLIK

28. Desarrollohistórico Alrededor del 600 a. C. el filósofo griego Tales de Mileto descubrió que si frotaba un trozo de la resina vegetal fósil llamada ámbar, en griego electrón, este cuerpo adquiría la propiedad de atraer pequeños objetos. Algo más tarde, otro griego, Teofrasto (310 a. C.), realizó un estudio de los diferentes materiales que eran capaces de producir fenómenos eléctricos y escribió el primer tratado sobre la electricidad.A principios del siglo XVII comienzan los primeros estudios sobre la electricidad y el magnetismo orientados a mejorar la precisión de la navegación con brújulas magnéticas. El físico real británico William Gilbert utiliza por primera vez la palabra electricidad, creada a partir del término griego elektron (ámbar). El jesuita italiano NiccoloCabeo analizó sus experimentos y fue el primero en comentar que había fuerzas de atracción entre ciertos cuerpos y de repulsión entre otros.Alrededor de 1672 el físico alemán Otto von Guericke construye la primera máquina electrostática capaz de producir y almacenar energía eléctrica estática por rozamiento. Esta máquina consistía en una bola de azufre atravesada por una varilla que servía para hacer girar la bola. Las manos aplicadas sobre la bola producían una carga mayor que la conseguida hasta entonces. Francis Hawksbee perfeccionó hacia 1707 la máquina de fricción usando una esfera de vidrio.En 1733 el francés Francois de Cisternay du Fay propuso la existencia de dos tipos de carga eléctrica, positiva y negativa, constatando que:Los objetos frotados contra el ámbar se repelen.

29. Desarrollohistórico parte 2También se repelen los objetos frotados contra una barra de vidrio.Sin embargo, los objetos frotados con el ámbar atraen los objetos frotados con el vidrio.Du Fay y Stephen Gray fueron dos de los primeros "físicos eléctricos" en frecuentar plazas y salones para popularizar y entretener con la electricidad. Por ejemplo, se electriza a las personas y se producen descargas eléctricas desde ellas, como en el llamado beso eléctrico: se electrificaba a una dama y luego ella daba un beso a una persona no electrificada.En 1745 se construyeron los primeros elementos de acumulación de cargas, los condensadores hoy también llamados capacitores, desarrollados en la Universidad de Leyden (hoy Leiden) por EwaldJürgen Von Kleist y Pieter Van Musschenbroeck. Estos instrumentos, inicialmente denominados botellas de Leyden, fueron utilizados como curiosidad científica durante gran parte del siglo XVIII. En esta época se construyeron diferentes instrumentos para acumular cargas eléctricas, en general variantes de la botella de Leyden, y otros para manifestar sus propiedades, como los electroscopios.

30. Desarrollohistórico parte 3En 1767, Joseph Priestley publicó su obra TheHistory and PresentState of Electricity sobre la historia de la electricidad hasta esa fecha. Este libro sería durante un siglo el referente para el estudio de la electricidad. En él, Priestley anuncia también alguno de sus propios descubrimientos, como la conductividad del carbón. Hasta entonces se pensaba que sólo el agua y los metales podían conducir la electricidad.En 1785 el físico francés Charles Coulomb publicó un tratado en el que se describían por primera vez cuantitativamente las fuerzas eléctricas, se formulaban las leyes de atracción y repulsión de cargas eléctricas estáticas y se usaba la balanza de torsión para realizar mediciones. En su honor, el conjunto de estas leyes se conoce con el nombre de ley de Coulomb. Esta ley, junto con una elaboración matemática más profunda a través del teorema de Gauss y la derivación de los conceptos de campo eléctrico y potencial eléctrico, describe la casi totalidad de los fenómenos electrostáticos.Durante todo el siglo posterior se sucedieron avances significativos en el estudio de la electricidad, como los fenómenos eléctricos dinámicos producidos por cargas en movimiento en el interior de un material conductor. Finalmente, en 1864 el físico escocés James Clerk Maxwell unificó las leyes de la electricidad y el magnetismo en un conjunto reducido de leyes matemáticas.

31. Representaciòn de campo elèctrico producido por dos cargasDAR CLIK

32. Electricidad estáticaLa electricidad estática es un fenómeno que se debe a una acumulación de cargas eléctricas en un objeto. Esta acumulación puede dar lugar a una descarga eléctrica cuando dicho objeto se pone en contacto con otro.Antes del año 1832, que fue cuando Michael Faraday publicó los resultados de sus experimentos sobre la identidad de la electricidad, los físicos pensaban que la electricidad estática era algo diferente de la electricidad obtenida por otros métodos. Michael Faraday demostró que la electricidad inducida desde un imán, la electricidad producida por una batería, y la electricidad estática son todas iguales.

33. Electricidad estática parte 2.La electricidad estática se produce cuando ciertos materiales se frotan uno contra el otro, como lana contra plástico o las suelas de zapatos contra la alfombra, donde el proceso de frotamiento causa que se retiren los electrones de la superficie de un material y se reubiquen en la superficie del otro material que ofrece niveles energéticos más favorables. O cuando partículas ionizadas se depositan en un material, como ocurre en los satélites al recibir el flujo del viento solar y de los cinturones de radiación de Van Allen. La capacidad de electrificación de los cuerpos por rozamiento se denomina efecto triboeléctrico; existe una clasificación de los distintos materiales denominada secuencia triboeléctrica.La electricidad estática se utiliza comúnmente en la xerografía, en filtros de aire, en algunas pinturas de automóvil, en algunos aceleradores de partículas subatómicas, etc. Los pequeños componentes de los circuitos eléctrónicos pueden dañarse fácilmente con la electricidad estática. Sus fabricantes usan una serie de dispositivos antiestáticos y embalajes especiales para evitar estos daños. Hoy la mayoría de los componentes semiconductores de efecto de campo, que son los más delicados, incluyen circuitos internos de protección antiestática.

34. Formas de producir electrostática Carga inducidaLa carga inducida se produce cuando un objeto cargado repele o atrae los electrones de la superficie de un segundo objeto. Esto crea una región en el segundo objeto que está con una mayor carga positiva, creándose una fuerza atractiva entre los objetos. Por ejemplo, cuando se frota un globo, el globo se mantendrá pegado a la pared debido a la fuerza atractiva ejercida por dos superficies con cargas opuestas (la superficie de la pared gana una carga eléctrica inducida pues los electrones libres de la superficie del muro son repelidos por los electrones que ha ganado el globo al frotarse; se crea así por inducción electrostática una superficie de carga positiva en la pared, que atraerá a la superficie negativa del globo).

35. Carga por fricciónEn la carga por fricción se transfiere gran cantidad de electrones porque la fricción aumenta el contacto de un material con el otro. Los electrones más internos de un átomo están fuertemente unidos al núcleo, de carga opuesta, pero los más externos de muchos átomos están unidos muy débilmente y pueden desalojarse con facilidad. La fuerza que retiene a los electrones exteriores en el átomo varia de una sustancia a otra. Por ejemplo los electrones son retenidos con mayor fuerza en la resina que en la lana, y si se frota una torta de resina con un tejido de lana bien seco, se transfieren los electrones de la lana a la resina. Por consiguiente la torta de resina queda con un exceso de electrones y se carga negativamente. A su vez, el tejido de lana queda con una deficiencia de electrones y adquiere una carga positiva. Los átomos con deficiencia de electrones son iones, iones positivos porque, al perder electrones (que tienen carga negativa), su carga neta resulta positiva.

36. Carga por inducciónSe puede cargar un cuerpo por un procedimiento sencillo que comienza con el acercamiento a él de una varilla de material aislante, cargada. Considérese una esfera conductora no cargada, suspendida de un hilo aislante. Al acercarle la varilla cargada negativamente, los electrones de conducción que se encuentran en la superficie de la esfera emigran hacia el lado lejano de ésta; como resultado, el lado lejano de la esfera se carga negativamente y el cercano queda con carga positiva. La esfera oscila acercándose a la varilla, porque la fuerza de atracción entre el lado cercano de aquélla y la propia varilla es mayor que la de repulsión entre el lado lejano y la varilla. Vemos que tiene una fuerza eléctrica neta, aun cuando la carga neta en las esfera como un todo sea cero. La carga por inducción no se restringe a los conductores, sino que puede presentarse en todos los materiales.

37. Leyes de NewtonDAR CLIKSegunda ley de Newton o Ley de fuerzaLa segunda ley del movimiento de Newton dice queel cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qué ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección. En concreto, los cambios experimentados en la cantidad de movimiento de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta; esto es, las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos. Consecuentemente, hay relación entre la causa y el efecto, esto es, la fuerza y la aceleración están relacionadas. Dicho sintéticamente, la fuerza se define simplemente en función del momento en que se aplica a un objeto, con lo que dos fuerzas serán iguales si causan la misma tasa de cambio en el momento del objeto.

38. Segunda ley de newton o ley de fuerza parte 2.En términos matemáticos esta ley se expresa mediante la relación:Donde es la cantidad de movimiento y la fuerza total. Bajo la hipótesis de constancia de la masa y pequeñas velocidades, puede reescribirse más sencillamente como:que es la ecuación fundamental de la dinámica, donde la constante de proporcionalidad distinta para cada cuerpo es su masa de inercia, pues las fuerzas ejercidas sobre un cuerpo sirven para vencer su inercia, con lo que masa e inercia se identifican. Es por esta razón por la que la masa se define como una medida de la inercia del cuerpo.Por tanto, si la fuerza resultante que actúa sobre una partícula no es cero, esta partícula tendrá una aceleración proporcional a la magnitud de la resultante y en dirección de ésta. La expresión anterior así establecida es válida tanto para la mecánica clásica como para la mecánica relativista, a pesar de que la definición de momento lineal es diferente en las dos teorías: mientras que la dinámica clásica afirma que la masa de un cuerpo es siempre la misma, con independencia de la velocidad con la que se mueve, la mecánica relativista establece que la masa de un cuerpo aumenta al crecer la velocidad con la que se mueve dicho cuerpo.De la ecuación fundamental se deriva también la definición de la unidad de fuerza o newton (N). Si la masa y la aceleración valen 1, la fuerza también valdrá 1; así, pues, el newton es la fuerza que aplicada a una masa de un kilogramo le produce una aceleración de 1 m/s². Se entiende que la aceleración y la fuerza han de tener la misma dirección y sentido.

39. Segunda ley de newton o ley de fuerza parte 3.La importancia de esa ecuación estriba sobre todo en que resuelve el problema de la dinámica de determinar la clase de fuerza que se necesita para producir los diferentes tipos de movimiento: rectilíneo uniforme (m.r.u), circular uniforme (m.c.u) y uniformemente acelerado (m.r.u.a).Si sobre el cuerpo actúan muchas fuerzas, habría que determinar primero el vector suma de todas esas fuerzas. Por último, si se tratase de un objeto que cayese hacia la tierra con un resistencia del aire igual a cero, la fuerza sería su peso, que provocaría una aceleración descendente igual a la de la gravedad.

40. Equilibrio mecánicoEl equilibrio mecánico es una situación estacionaria en la que se cumplen una de estas dos condiciones:(1) Un sistema está en equilibrio mecánico cuando la suma de fuerzas y momentos, sobre cada partícula del sistema es cero.(2) Un sistema está en equilibrio mecánico si su posición en el espacio de configuración es un punto en el que el gradiente de energía potencial es cero.La alternativa (2) de definición equilibrio que es más general y útil (especialmente en mecánica de medios continuos).

41. Definición basada en equilibrio de fuerza parte 2.Un sólido rígido está en equilibrio si está en equilibrio de traslación y de rotación.Se distingue un tipo particular de equilibrio mecánico llamado equilibrio estático que correspondería a una situación en que el cuerpo está en reposo, con velocidad cero: una hoja de papel sobre un escritorio estará en equilibrio mecánico y estático, un paracaidista cayendo a velocidad constante, dada por la velocidad límite estaría en equilibrio mecánico pero no estático.

42. “Lo que sabemos es una gota de agua; lo que ignoramos es el océano.”Isaac Newton.DAR CLIK¡¡MUCHAS GRACIAS!!