Fuerzas y deformaciones.
Idea General Las fuerzas actuan modificando la posición de reposo o movimiento de los cuerpos produciendo en ellos una deformación En toda fuerza se distinguen el punto de aplicación, la dirección, el sentido y la intensidad. Usamos los vectores para representar fuerzas y los dinamómetros para medirlas . La unidad de medida es el kilogramo fuerza.
Fuerza
Toda causa capaz de modificar el estado de resposo o movimiento de un cuerpo, o de producir su deformación.
Elementos de una fuerza
Se llama punto de aplicación al lugar del cuerpo donde se aplica la fuerza. La direcciónsentido es el lugar hacia donde se dirige el esfuerzo, si éste es suficiente, el cuerpo se mueve. En toda dirección hay 2 sentidos opuestos. La intensidad es el valor de la fuerza que actúa. queda señalada por la recta según la cual se manifiesta la fuerza. El
Las fuerzas y los problemas que plantean sus componentes se representan mediante vectores. Un vector es un segmento rectilíneo de longitud determinada que termina en un extremo en punta de flecha. En un vector el punto de aplicación es un extremo del mismo, la dirección es la recta del vector, el sentido el de la flecha y la intensidad, su longitud.
<------------------------------------------------------->
SENTIDO <----------INTENSIDAD----------->
Deformaciones
Por deformación se entiende el cambio de forma que experimenta un cuerpo al aplicarle una fuerza adecuada. Toda fuerza aplicada a un cuerpo produce deformaciones. A veces son tan pequeñas que no se aprecian. Cuando se aprecian decimos que el cuerpo es deformable.
· Deformaciones Plásticas
Se produce cuando el cuerpo mantiene su deformación después de que ha dejado de actuar la fuerza: arcilla, plastilina, etc.
· Deformaciones Elásticas
Se producen cuando el cuerpo recupera su forma anterior después de cesar la fuerza. Esta elasticidad puede ser por alargamiento, flexión o compresión. Un ejemplo son los muelles, las gomas.
Medida de las Fuerzas
La deformación que se produce en un cuerpo elástico cuando se le aplica una fuerza puede servir para medir las fuerzas. La palabra dinamómetro está formada por dina (fuerza) y metro (medir). La unidad de medida de peso es el kilogramo. Cuando se miden fuerzas lo llamamos kilogramo fuerza y se define como la fuerza que ejerce un kilograma de masa cuando actúa a nivel del mar y a la latitud de 45º N.
ISAAC NEWTON
Isaac Newton contribuyó de manera decisiva al desarrollo de una rama de las Ciencias Físicas, la Mecánica, que está dedicada al estudio del movimiento y de las fuerzas. Newton nació en Inglaterra en 1642, destacando desde temprana edad como científico, matemático y físico excepcional. Alos dieciocho años ingresó en la Universidad de Cambridge e inmediatamente destacó por sus descubrimientos sobre el cálculo infinitesimal, la gravitación universal, la naturaleza de la luz blanca y otros muchos. Se le considera como fundador de la Mecánica celeste y terrestre, así como de la Física Matemática. Falleció en 1727 y fue enterrado en la abadía de Westminster.
Fuerza y presión: Peso de los cuerpos.
Idea General
La tierra atrae a todos los cuerpos que están dentro de su campo de acción con una fuerza que es la gravedad. Esta es el caso particular aplicado a la Tierra, de la atracción llamada gravitación universal, que se ejerce entre todos los cuerpos del Universo. A la gravedad se debe el peso de los cuerpos como resultado de aplicar esa fuerza a la masa. La masa de un cuerpo no varía, su peso sí. El equilibrio en los cuerpos está relacionado con el centro de gravedad. La presión resulta de relacionar la fuerza con la superficie sobre la que actúa.
Gravitación Universal
Entre todos los cuerpos del universo se ejerce una fuerza de atracción mutua que se llama gravitación universal. La gravedad no es más que el caso particular aplicado a la Tierra, de la gravitación universal Fue estudiada por Newton y su formulación dice así: Todos los cuerpos del universo se atraen con una fuerza que es directamente proporcional a sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias que los separan.
Dados dos cuerpos M y M´ , separados por una distancia d, la fuerza f con que se atraen se expresa así:
G es una constante llamada Gravitación Universal
Peso de los cuerpos
El peso de un cuerpo equivale a la acción que la gravedad ejerce sobre la masa de ese cuerpo, o sea la fuerza con que lo atrae a la Tierra. Como fuerza tiene dirección, sentido, intensidad y punto de aplicación. La dirección y el sentido son hacia la Tierra. La intensidad de la fuerza de gravedad aplicada al cuerpo es lo que se denomina su peso.
El peso de un cuerpo varía con la latitud y la altitud. El peso de un cuerpo disminuye al aumentar la altitud.
Peso y Masa
Para un mismo cuerpo su peso varía según el lugar. Pero el cuerpo, su masa su forma no cambia. También hemos dicho que el peso depende de la gravedad al aplicar ésta a la masa. Si llamamos P al peso, M a la masa y g a la gravedad tendremos:
P = M*g
Centro de Gravedad
Un cuerpo sólido rígido esta formado por pequeñas partículas unidas. Sobre cada una de estas partículas actúa la fuerza de gravedad. El conjunto de fuerzas que actúan sobre las partículas forma un sistema de fuerzas paralelas y del mismo sentido. Al resolver este sistema, la resultante tiene un punto de aplicación situado en el cuerpo, el cual llamamos centro de gravedad.
Podemos definir como Centro de Gravedad de un cuerpo al punto de aplicación de la resultante del sistema de fuerzas paralelas formadas por la acción de la gravedad sobre las partículas del cuerpo.
Si el cuerpo es un sólido homogéneo de figura regular, su centro de gravedad coincide con el centro de la figura. Si el sólido es irregular, calculamos su centro de gravedad suspendiéndole desde distintos puntos de su superficie y trazando en cxada punto su vertical. El punto donde se cruzan todas las verticales es el centro de gravedad.
Equilibrio
El equilibrio en los sólidos puede ser
· Estable
Cuando una fuerza desvía al cuerpo de su posición de equilibrio y al dejar de actuar la fuerza , el cuerpo recupera su equilibrio. En este caso se eleva el centro de gravedad al desplazar al cuerpo.
· Inestable
El cuerpo no recupera su equilibro. Es porque desciende su centro de gravedad.
· Indiferente
Cuando el cuerpo siempre está en posición de equilibrio. El centro de gravedad no varía de altura por mucho que cambie de posición el cuerpo.
Condiciones para que haya equilibrio
· Cuerpo apoyado en un punto
Hay equilibrio si la vertical trazada por el centro de gravedad pasa por el punto de suspensión.
· Cuerpo apoyado en una recta
Hay equilibrio si la vertical trazada por el centro de gravedad pasa por la recta de sustentación o es paralela a ella.
· Cuerpo apoyado en un plano
Hay equilibrio si la vertical trazada por el centro de gravedad cae en la base de sustentación
Equilibrio en los líquidos
La superficie de los líquidos es siempre plana y horizontal. Esto es porque tienen libres sus moléculas y sobre cada una de ellas actúa la gravedad. El equilibrio es estable, cuando deja de actuar una fuerza, la superficie vuelve a ser plana. Cuando se dos líquidos que no se mezclan se juntan, el más pesado se sitúa debajo y la superficie de separación sigue siendo horizontal y plana.
La Presión
Es la fuerza que actúa sobre una superficie determinada y se puede representar así:
Donde p presión es la directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la superficie S. Para medir la presión se puede usar el kilogramo fuerza por cm2. La unidad de medida es el bar, en meteorología se usa el milibar, que es una milésima de bar. Una atmósfera equivale a 1013 milibares.
Cuando se ejerce mayor presión es cuando hay menor superfície: por esto podemos clavar un aguja, cortar con unas tijeras o cuchillo, etc. Por el contrario aumentando la superficie disminuye la presión y no nos hundimos: esquíes para nieve, ruedas de tractor, etc.
Gravitación Universal
La Ley de la Gravitación Universal o Principio de Newton suscitó reticencias al aparecer. No fue hasta que Halley necesitó averiguar sobre el movimiento de los planetas que Newton volvió a plantear su Principia. De la idea de una manzada que cae del árbol, atraída por la gravedad, surge otra que sobre el poder de atracción va más allá de la manzana y afecta a la luna y demás astros.
