Fuerzas sobre un objeto

1. Fuerzassobre un objeto ¿Qué fuerzas actúan sobre el ciclista?

2. Objetivos • Identificar fuerzas que actúan sobre un cuerpo en reposo o en movimiento. • Comprender que la fuerza peso siempre está dirigida hacia el centro de la Tierra. • Comprender que la fuerza normal es perpendicular a la superficie sobre la que se apoya un objeto. • Comprender que la fuerza de roce tiene una dirección contraria al movimiento de un objeto. • Conocer una explicación de cómo puede caminar una persona.

3. Preguntas previas • Si una lata de bebidas está botada en el suelo y alguien le aplica una fuerza mediante un puntapié, ¿qué efectos le puede provocar dicha fuerza? • Un macetero se encuentra en reposo sobre una repisa. ¿Hay fuerzas actuando sobre él? Si hay una o más, diga sus nombres. • Un jugador patea una pelota que rueda sobre una cancha, ¿por qué la velocidad de la pelota disminuye a medida que se mueve? • Considerando las fuerzas que conoces, da una explicación de cómo camina una persona.

4. Recordando conceptos ¿Se acuerdan de mí? Sí, soy Daniela, y ahora estoy aquí para compartir con ustedes unos recuerdos sobre tipos de fuerza. No importa la posición del objeto. Su peso siempre se dirige hacia el centro de la Tierra. Tampoco importa si se mueve o está quieto Peso El peso es una fuerza que siempre se dirige hacia el centro de la Tierra. Es de tipo gravitacional. Fíjate en el vector de la fuerza peso, siempre apunta hacia abajo.

5. Fuerza Normal La fuerza normal es una fuerza que actúa sobre un objeto que está apoyado en una superficie. Siempre es perpendicular a la superficie. Si el objeto deja de estar apoyado a una superficie, la fuerza normal desaparece.

6. Roce con el aire Fuerza de roce Una fuerza de roce se caracteriza por oponerse al movimiento de un objeto. La fuerza deroce cinética surge cuando un objeto se desliza en una superficie. Fuerza de roce estática Si no existiera el roce con el aire, ¿podría existir el paracaidismo? En la figura, lo que impide que la motoneta baje por la pendiente de la calle son los frenos y el contacto entre las ruedas y el pavimento, esta es la fuerza de roce estática que recibe.

7. Identificando fuerzas sobre un objeto en reposo Yo estoy sentada en una banca que está en un suelo horizontal. ¿Cuáles son las fuerzas que actúan sobre mí? Normal La fuerza peso es prácticamente inevitable, y se dirige hacia el centro de la Tierra. Peso Daniela está apoyada en una superficie, por lo tanto sobre ella actúa la fuerza normal.

8. Fuerzas sobre un objeto detenido en un plano inclinado ¿Cuáles son todas las fuerzas que actúan sobre la motoneta? Su peso, que se dirige hacia el centro de la Tierra. Como está apoyada en una superficie, sobre ella también actúa la fuerza normal. Es perpendicular a la calle donde está estacionada la motoneta. Normal Fuerza de roce Los frenos y el contacto entre sus ruedas y el pavimento impiden que se mueva en el plano inclinado. Eso constituye la fuerza de roce estática Peso

9. Normal Motriz Roce Peso Fuerzas sobre un objeto en movimiento Si un automóvil se mueve con velocidad constante en un camino horizontal, ¿cuáles son las fuerzas que actúan sobre él? El Peso. La Normal. El Roce. Y también la fuerza que proporciona el motor del vehículo. Que llamaremos Fuerza motriz. Por ahora nos conformaremos con decir que hay una fuerza motriz que empuja hacia delante al automóvil. La explicación detallada es más compleja.

10. Normal Motriz Roce Peso Fuerzas en un objeto que se mueve con rapidez uniforme Si el automóvil, que se mueve horizontalmente, no se eleva ni se hunde en el pavimento, entonces las fuerzas verticales se anulan entre sí: Fuerza Normal = Fuerza Peso Si el automóvil, que se mueve horizontalmente, lo hace con velocidad constante, entonces las fuerzas horizontales se anulan entre sí: Fuerza Motriz = Fuerza de Roce

11. Fuerzas sobre un objeto que tiene un movimiento acelerado Hay que recordar que un objeto acelera cuando su velocidad se modifica. Por ejemplo, un automóvil al acercarse a un semáforo que está con luz roja. Y luego acelera, con una fuerza motriz, cuando la luz cambia a verde. Por favor, esperar a que cambie la luz del semáforo. Normal Normal Roce y frenos Si el automóvil acelera, entonces la fuerza motriz es mayor que la fuerza de roce. Roce Motriz Peso Peso

12. Pelota en movimiento • A continuación se presenta el caso de un niño que patea una pelota en el pasto. • Determine todas las fuerzas que actúan sobre la pelota en las siguientes situaciones: • Antes que el niño la patee. • Durante su traslado hasta antes de detenerse. • Cuando queda detenida en el lugar de llegada.

13. Fuerzas sobre un objeto que se mueve en el aire ¿Qué fuerzas, entre las siguientes, actúan sobre el paracaidista con su paracaídas? Peso Normal Roce Identifique las fuerzas que actúan sobre el avión mientras se desplaza en el aire. Sobre el avión, ¿actúa la fuerza normal?

14. Fuerza muscular En clases de ciencias aprendí que una fuerza muscular corresponde a la acción con que la tensión muscular se transmite a un hueso. Sobre la fuerza muscular lo que nos interesa, por ahora, es su efecto cuando actúa sobre un objeto. También se utiliza una fuerza muscular para empujar un mueble sobre una superficie. En la situación propuesta a continuación, la dirección de la fuerza coincide con la del movimiento del mueble. Aparte de la fuerza que la persona ejerce sobre el mueble, ¿qué otras fuerzas actúan sobre él? Para levantar o bajar algo, la fuerza muscular es hacia arriba. Lo mismo si solo se sostiene algo.

15. ¿Cómo camina una persona? Antes que se de una explicación, proponga usted una respuesta. La animación muestra una persona caminando, se designa con FM a la fuerza muscular que realiza la persona y con FS a la fuerza de reacción con que el suelo empuja a la persona hacia delante. Una vez que una persona aprende a caminar, el hacerlo pasa a ser una acción instintiva, por lo que no es común decir cómo se ejecuta. Una explicación simple es la siguiente: La persona activa sus músculos empujando el pie, que está apoyado en el suelo, hacia atrás. Debido al roce entre el suelo y el pie (zapato) éste no resbala. Por reacción (tercera ley de Newton) el suelo empuja el pie hacia delante, y con ello el cuerpo tiende a moverse. Si transfieres lo anterior, ¿podrías ahora decir cómo una rueda, o pelota, puede rodar sobre el suelo?

16. Resumen • En cualquier lugar, o situación que esté un objeto, la fuerza peso que recibe se dirige hacia el centro de la Tierra. • La fuerza Normal actúa sobre un objeto que está apoyado sobre una superficie, y siempre es perpendicular a ella. • Hay varios tipos de fuerza de roce, y todas actúan en contra del movimiento de un objeto. • Una fuerza muscular que actúa sobre un objeto puede: sostenerlo o moverlo. • La dirección de la fuerza muscular depende de la circunstancia que se quiera analizar. • Cuando una persona camina, su acción se debe a la reacción del suelo ante la fuerza muscular con que la persona empuja su pie hacia atrás.

17. Sugerencias • Se recomienda leer los documentos “Fuerza” y “Fuerza de acción y reacción”, aquí. • Se recomienda leer los cuentos del libro “… y las masas tenían su reino”. Puede descargarlo aquí.