4.INTERACCIONES Y FUERZAS

4:INTERACCIONES Y FUERZAS FUERZAS .DEFORMACIONES ,FLUIDOS

InteraccionesSe llaman interacciones a las acciones mutuas que los cuerpos ejercen unos sobre otrosPara la fsica todos los seres vivos y no vivos interaccionan..CLASIFICACIN DE LAS INTERACCIONES Responsables de todos los fenmenos fsicos son esencialmente :La interaccin gravitatoriaLa interaccin electromagntica las interacciones nucleares

La interaccin gravitatoriaSu origen se encuentra en la propiedad de la materia llamada masa y su magnitud es extremadamente pequea. la podemos apreciar cotidianamente debido a que en nuestro entorno existen cuerpos con masas muy grandes

.. Su rango de alcance es extremadamente grande, aunque disminuye rpidamente con la distancia. Fenmenos como la cada de una manzana, el movimiento de un satlite alrededor de una planeta y el movimiento relativo entre las galaxias, estn determinados por la interaccin gravitatoria..

La interaccin electromagnticaSe debe a la existencia de la carga elctrica. Puede ser de atraccin o de repulsin.Debido a que los tomos estn formados por partculas con cargas elctricas y a que la materia esta constituida por tomos Con base en esta interaccin se pueden explicar la mayora de las propiedades de la materia.As, los tomos son posibles porque los protones de carga positiva y los electrones de carga negativa se atraen para formar los elementos qumicos,

. es la responsable de fenmenos a gran escala presentes en nuestra vida diaria, como la propagacin de la luz, la corriente elctrica o las seales de radio y televisin.INTERACCIONES NUCLEARESSon aquellas que aparecen nicamente en el interior del ncleo atmico, originando fuerzas de gran intensidad que actan a distancias inferiores al diametro de los ncleos atmicos. Cuando esta distancia aumenta, las fuerzas desaparecen.Dentro de las interacciones que se llevan a cabo en el ncleo es necesario distinguir entre la interaccin fuerte y interaccin dbil.

FuerzasLa interaccin entre dos cuerpos A y B se traduce en dos fuerzas la que el cuerpo A ejerce sobre B y la que el cuerpo B ejerce sobre A.el concepto de fuerza sita a uno de los cuerpos como sujeto y al otro como objeto:A acta sobre B y B acta sobre A.Las fuerzas que se ejercen mutuamente entre dos cuerpos pueden ser de dos tipos :A distancia:sin que haya ningn contacto directo:por ejemplo, cuando un imn atrae un metal. De contacto:los dos cuerpos estn en contacto:por ejemplo cuando un forzudo levanta una pesa.

.Cmo se representan las fuerzas?Las fuerzas no se pueden ver, solo podemos ver sus efectos, como por ejemplo cuando estiras un muelle o cuando modelas una figura en plastilina.A las fuerzas podemos representarlas grficamente por medios de flechas a las que se le dominan en este caso como vectores En una fuerza se distinguen cuatro aspectos : intensidad, direccin, sentido y punto de aplicacin

.Intensidad ,mdulo o magnitud es una medida cuantitativa de la fuerza. Es la cantidad de fuerza que se est aplicando sobre el receptor y se presenta por la longitud de la flecha.

.Direccin :Es la lnea sobre la que acta el vectorLa direccin puede ser vertical , horizontal, inclinada.Corresponde al ngulo formado por la lnea recta que contiene al vector y a la horizontal. El sentido: se representa a travs de la punta o extremo de la flecha. Puede ser: hacia la izquierda, hacia la derecha, hacia abajo o hacia arriba. Por ejemplo:Si una persona levanta un objeto con su mano desde el suelo, la direccin de la fuerza es vertical, mientras que su sentido es hacia arribaPunto de aplicacin:lugar concreto del cuerpo sobre el que acta.La fuerza se dibujar mediante un vector cuyo punto de aplicacin se encuentra en el lugar del cuerpo receptor de la fuerza-

.Cmo se mide la intensidad de la fuerza?Para medir la intensidad de una fuerza que se aplica a un cuerpo, se usa un instrumento llamado DINAMMETRO. Cuando una fuerza tira del resorte de un dinammetro, este se estira y el indicador se desplaza sobre una escala graduada que indica el mdulo de dicha fuerza.La unidad de medida de esta fuerza se denominaNewton (N), en honor al fsico ingls Isaac Newton.(se define posteriormente)

.Las fuerzas pueden producir varios efectos en los cuerpos en que actan, :Deformaciones: estas producen en el cuerpo receptor cambios de forma..Cambios en el estado de reposo o movimiento de los cuerpos:-cambio en la direccin del movimiento: por ejemplo cuando juegas voleibol, la pelota va cambiando constantemente de direccin.-aumento o disminucin de la velocidad: cuando alguien se columpia y le pide a otra persona que le d un empujn.-ponerse en movimiento o detenerse: enun partido de ftbolun delantero le da un puntapi a la pelota y la pone en movimiento; el portero, por su parte, ejerce una fuerzasobre la pelota para detenerla, impidiendo el gol.

Suma de fuerzasSuma y resta de fuerzas: las que tienen la misma direccin y sentido, se suman, mientras que las que tienen la misma direccin pero sentido contrario se restan.

.Si sumas dos fuerzas que van en la misma direccin y en el mismo sentido, entonces la suma es la suma aritmtica de ellas. Si sus valores son 40 Newton y 30 Newton, el resultado sera 70 Newton en la direccin y sentido comn que tienen.

.Si sumas dos fuerzas que van en la misma direccin pero sentidos distintos (una a la derecha y la otra a la izquierda, por ejemplo) entonces la suma es la diferencia entre ellas (resta), con la misma direccin pero el sentido de la fuerza mayor. Si sus valores son 40 Newton a la derecha y 30 Newton a la izquierda, entonces la suma sera 10 Newton a la derecha.

.Si sumas dos fuerzas que van en la misma direccin pero sentidos opuestos y resulta que las dos fuerzas tienen el mismo valor numrico, entonces la suma de ellas dar como resultado el valor 0. En este caso se puede decir que las fuerzas se anulan.

.En el caso de dos fuerzas que no tengan la misma direccin ( fuerzas que forman un ngulo) se utiliza el mtodo del paralelogramo , consiste en:

.. Trazar los vectores partiendo de un mismo punto de aplicacinTrazar lneas paralelas a las fuerzas, en forma punteada, obteniendo as el paralelogramo. La diagonal del paralelogramo constituye la fuerza resultante

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Fuerza y movimiento:las leyes de newtonLa primera ley de Newton, conocida tambin como Ley de inercia, nos dice que si sobre un cuerpo no actua ningn otro, este permanecer indefinidamente movindose en lnea recta con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero.Es decir ,permanece en estado de reposo).

.La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleracin que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relacin de la siguiente manera:F = m aTanto la fuerza como la aceleracin son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, adems de un valor, una direccin y un sentido.

.La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleracin de 1 m/s2, o sea, 1 N = 1 Kg 1 m/s2

.La tercera ley, tambin conocida como Principio de accin y reaccin nos dice que si un cuerpo A ejerce una accin sobre otro cuerpo B, ste realiza sobre A otra accin igual y de sentido contrario. Esto es algo que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones. Por ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para impulsarnos. La reaccin del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba.

.Cuando estamos en una piscina y empujamos a alguien, nosotros tambin nos movemos en sentido contrario. Esto se debe a la reaccin que la otra persona hace sobre nosotros, aunque no haga el intento de empujarnos a nosotros.

La ley de la gravitacin universal de Newton"Dos cuerpos, por el simple hecho de tener masa, ejercen una fuerza de atraccin recproca, directamente proporcional a las masas e inversamente proporcional a la distancia que las separa.

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.La constante G la masa y la distanciaDonde m1 y m2 son las masas, G es la Constante de Gravitacin Universal y r es la distancia que separa las masas.G es la constante de la Gravitacin Universal de valor 6,67 1011 Nm2/kg2El valor de G es muy pequeo ,por eso se necesita que la masa de uno de los dos cuerpos sea enorme para poder observar sus efectosLa intensidad de la fuerza gravitatoria depende de la masa de cada uno de los cuerpos

Con la separacin de los cuerpos la intensidad de la fuerza gravitatoria es diferente,es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia

.La intensidad del campo gravitatorioLa intensidad del campo gravitatorio en un punto se ha definido como la fuerza gravitatoria que acta sobre la unidad de masa en ese punto.

.Un cuerpo de masa M crea a su alrededor un campo gravitatorio. Si en este campo gravitatorio ponemos una masa m, sta se ver atrada por la masa M con una fuerza a la que denominamos peso F=P=mg donde g es lo que denomina intensidad de campo gravitatorioComo g tiene unidades de aceleracin, es la comnmente llamada aceleracin de la gravedad.

MmFRR.En el caso de que la masa que crea el campo sea la Tierra M=masa de la Tierra y g es la aceleracin de la gravedad, 9,8 m/s2El espacio alrededor de la Tierra, en el cual existe una fuerza de atraccin sobre cualquier cuerpo, se denomina campo gravitatorio terrestre. Cualquier astro crea un campo gravitatorio.

Peso y masaLlamamos peso a la fuerza con que los cuerpos son atrados por la Tierra (u otro planeta)El peso de un cuerpo vale: P = m . g y se mide en newtons (N)Para la Tierra g = 10 m/s2Para Marte g = 3,7 m/s2

.ATENCIN!

Diferencia claramente entre masa y peso. La masa es una propiedad del cuerpo; el peso, depende del valor de g. Como ste es distinto para cada planeta el peso de un cuerpo, o fuerza con que es atrado, vara de un planeta a otro. Un cuerpo de 1 kg de masa tendra la misma masa aqu y en Marte, pero su peso sera de 10 N en la Tierra y de 3,7 N en Marte. Marte lo atrae ms dbilmente.Los conceptos de masa y peso se confunden en el lenguaje normal.

Deformaciones producidas por fuerzasDeformaciones: las fuerzas producen en el cuerpo receptor cambios de forma. Estos cambios de forma pueden ser de dos tipos:Deformaciones plsticas Deformaciones elsticas

.La deformaciones plsticas se producen cuando el cuerpo receptor recibe una fuerza y modifica su forma, pero cuando la fuerza deja de actuar no vuelve a recupera la forma inicial.Por ejemplo,si tomamamos un trozo de plastilina y comenzamos a modelar, la plastilina no vuelve a recuperar la forma que tena

.Las deformaciones elsticas se producen cuando la fuerza acta sobre un cuerpo, le produce una deformacin y cuando deja de actuar el cuerpo vuelve a su forma inicial. Por ejemplo: los muelles,las gomas. Si aplicas una fuerza sobreuna goma, este cambia de forma, pero si dejas de aplicarla volver a recuperar la forma primitiva

FUERZAS EN FLUIDOSPRINCIPIO DE ARQUMEDESLos fluidos ejercen fuerzas ascensionales sobre los objetos situados en su seno. La naturaleza y valor de estas fuerzas quedan determinadas en el Principio de ArqumedesPrincipio de ArqumedesTodo cuerpo sumergido en un fluido (lquido o gas), experimenta una fuerza (empuje) vertical y hacia arriba igual al peso del fluido desalojado

Empuje (E)Peso (W)

.Si el empuje es igual que el peso del cuerpo ,se mentiene inmerso en el agua.Si el empuje es menor que el peso del cuerpo ,se va al fondoSi el empuje es mayor que el peso del cuerpo,asciende a la superficie

Transposicin didcticaActividades sobre el desplazamiento de los objetos Las bases cientficas que subyacen son las leyes de Newton (F= ma). El nio aplica una fuerza y se produce un cambio en el estado del objetoLas acciones que los nios realizan sobre los objetos para conseguir que se muevan son: Empujar: cuando a un objeto el nio le empuja pasa del estado de reposo al estado de movimiento. El movimiento resultante depende de diversos factores: la fuerza aplicada, la forma, la masa, el tamao, el rozamiento.

.Rodar: como en el caso anterior la accin de rodar puede conseguirla aplicando ms o menos fuerza, observando que la pelota se desplace ms o menos.

.Deslizar. el nio puede hacer deslizar ciertos objetos por un plano inclinado, por un tobogn, para ver qu les pasa. Cuando ellos se deslizan por un tobogn ellos actan como objeto de observacin de s mismos.

.Basadas en el pricipio de ArqumedesFlotacin: Descubrir si un objeto flota o se hunde. Modificar la forma de la plastilina y ver qu pasa. Comparar objetos que flotan con los que no flotan (piedras, barquitos...)

.Pesar masas con la balanzaLa balanza es uno de los instrumentos que no puden faltar en el aula de E Infantil.Los nios llevan al aula todos los objetos que quieren pesar:piedras ,conchas,corchos,tornillos etc.Pesan libremente y mediante preguntas se les hace reflexionarMasa del objeto y tamaoEl nio piensa que siempre hay una relaci directa entre tamao y peso.Para sacarles de la idea falsa se llevan objetos grandes y ligeros como polietileno y objetos pequeos pero pesados como un mineral denso(galena).anexos.; Sus fases slida, lquida, gaseosa y plasmtica, as como su textura, su color, su trasparencia, opacidad y dureza. La formacin de molculas involucran fuerzas electromagnticas, por lo que las propiedades qumicas de la materia tienen su origen en esta interaccin. Muchas ramas de la ciencia son resultado directo del estudio de las propiedades electromagnticas de la materia.

. La fuerza menor se traza en el punto de aplicacin de la fuerza mayor pero en sentido contrario.

Cuando las fuerzas son paralelas, de igual magnitud y sentido contrario, este tipo de sistema es conocido como par de fuerzas, porque en l no existe fuerza resultante, slo se produce giro, tal es el caso del volante de los automviles.