La fuerza como interacción

TEMA 5
Caso 1
Partida de billar.
 Una bola golpea a otra que está en reposo. Tras el
choque, las dos bolas modifican su velocidad
(varían su movimiento).
 Actúa alguna fuerza en el momento del choque.
 Cada bola es responsable de la fuerza que ejerce
sobre la otra.
Las bolas ejercen fuerzas mutuamente,
decimos que han interaccionado entre sí.
Caso 2

El carrito se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal y el
chico se apoya en él y lo lanza hacia otra compañera.



El patinador ejerce una fuerza sobre el
vehículo, desplazándolo.
El patinador, sale despedido hacia atrás,
porque el carrito ejerce una fuerza sobre él.
Ambos ejercen fuerzas recíprocas.
Podemos afirmar que:


Cuando se ejerce una fuerza sobre un cuerpo
(fuerza de acción), este reacciona con una
fuerza de sentido opuesto a la primera
(fuerza de reacción).
Cuando dos o más cuerpos interaccionan,
ejercen fuerzas mutuas entre sí.
Caso 3
Al saltar hacia la orilla, la barca retrocede hacia adentro.
Al saltar a tierra, ejerces una fuerza sobre la barca que la desplaza hacia
atrás; a su vez, esta ejerce una fuerza sobre ti que te permite alcanzar la
orilla
¿Qué fuerzas están
midiendo estos
dinamómetros?
Los dinamómetros aprecian el mismo valor: las fuerzas
ejercidas son iguales
Principio de acción y reacción o tercer
principio de la dinámica:
A toda acción se opone siempre una reacción.
Las acciones mutuas entre dos cuerpos son
siempre iguales y de sentido opuesto.
“Si al tirar del carrito con cierta fuerza, éste tira de mí con la
misma fuerza y en sentido opuesto, las dos fuerzas se
anularán y nunca podré moverlo”



La fuerza ejercida por el porteador (acción),
se ejerce sobre el carrito-taxi.
La fuerza ejercida por el carrito-taxi
(reacción), se ejerce sobre el porteador.
Las fuerzas se aplican sobre cuerpos distintos
y por tanto, no se anulan.


Dos cuerpos interaccionan si ejercen fuerzas
mutuas entre sí.
¿Es necesario que dos cuerpos estén en
contacto para que exista interacción entre
ellos?

Ley de la gravitación universal (Newton):
La fuerza con que dos cuerpos cualesquiera
se atraen es directamente proporcional al
producto de sus masas e inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia que
los separa.
M m
F  G 2
r
•G=6,67•10-11 U.I constante de
gravitación universal
•M y m: masas de los cuerpos
•r: distancia entre los cuerpos

Denominamos peso a la fuerza con que la
Tierra atrae a los cuerpos.
Peso  F  G 
Mt  m
R
2
t
g  G
Mt
R
t
2
G=6,67•10-11 U.I
Mt=5,98•1024 Kg
Rt=6,38•106 m
Peso  P  m  g
g  9,8 m/s2



g:gravedad o aceleración de la gravedad.
Aceleración con la que caen los cuerpos
sobre la Tierra cuando no existe ningún
impedimento para ello.
g=9,8 m/s2
El valor de g varía con el radio terrestre
El libro empuja la mesa hacia abajo, la mesa
empujará al libro hacia arriba, con una fuerza en la
misma dirección y sentido contrario. Esta fuerza
recibe el nombre de normal, porque es
perpendicular a la superficie.
N=P
Fres=0
¿Qué ocurriría en esta situación?



Se puede descomponer el peso en dos fuerzas F1 y
F2, perpendiculares entre sí de forma que una de
ellas sea paralela a la superficie del plano.
De acuerdo con el tercer principio, N=F2 y se
anulan.
La resultante F1, es paralela a la superficie del
plano y está dirigida hacia la base del mismo.
F 1  P  sen

Fuerza centrípeta (Fc): fuerza dirigida hacia el
centro de la circunferencia que describe el
movimiento. Esta es la fuerza que permite al
cuerpo seguir la trayectoria circular.
Según la 2ª ley de Newton:
Además, en el M.C.U:
Por tanto,
F  m a
a  an  v
r
Fc  m  an  m  v
r
2
2



La fuerza de rozamiento es paralela a la
superficie de deslizamiento, está localizada
en el punto de contacto entre los objetos y su
sentido es contrario al movimiento.
El valor del módulo de la fuerza de
rozamiento es igual al módulo de la fuerza
mínima necesaria para iniciar el movimiento.
Una vez iniciado el movimiento, el módulo de
la fuerza de rozamiento permanece constante
mientras exista movimiento.

La fuerza de rozamiento es independiente del
área de contacto. Depende de la naturaleza
de las superficies y de lo pulimentadaas o
lubricadas que estén

En una superficie horizontal:
Froz    m  g
donde μ se denomina coeficiente de rozamiento y depende
exclusivamente de la naturaleza de las superficies en
contacto

Perjudiciales:
◦ Aumenta la fuerza necesaria para que funcionen las
máquinas, por lo que estas tienden a ser más
grandes y pesadas.
◦ Desgasta las superficies en contacto.
◦ Consume más energía, que se pierde en forma de
calor, obligándonos incluso a refrigerar muchas
máquinas, como las radiales (para cortar metal o
piedras)
Por esto se tiende a reducir o eliminar.

Beneficiosos:
◦ Las fuerzas de rozamiento permiten caminar y son
necesarias para que tenga lugar el movimiento de
vehículos sobre ruedas.
◦ Gracias a ellas se transmite el movimiento en los
engranajes y ruedas.
◦ Sin rozamiento, los frenos no podrían usarse.
◦ Limitan la velocidad de las gotas de lluvia,
impidiendo que actúen como proyectiles sobre
nosotros.