FISICA 10ºTERCERA PARTE

Lea cuidadosamente los siguientes temas, desarrolle lo siguiente:

1. Identifique los tipos de fuerzas que existen. Defina cada uno de estos.Fuerza elástica: es la que logran ejercer los resortes que, fuera de su posición normal, es decir, cuando están comprimidos o estirados y logran ejercer fuerza, ya sea empujando o tironeando un cuerpo.

Fuerza de rozamiento: es la fuerza de contacto que surge cuando un cuerpo es deslizado sobre una superficie y se opone a este movimiento.

Fuerza normal: es aquella que ejerce una superficie cuando reacciona ante un cuerpo que se desliza sobre ella.

Fuerza gravitatoria: es aquella fuerza de atracción que surge entre dos cuerpos. Esta fuerza está condicionada por la distancia y masa de ambos cuerpos y disminuye al cuadrado a medida que se incrementa la distancia.

Fuerza electromagnética: es la que repercute sobre aquellos cuerpos que se encuentran eléctricamente cargado. Está presente en las transformaciones químicas y físicas tanto de átomos como de moléculas.

Interacción nuclear fuerte: es la que logra mantener los componentes de los núcleos atómicos unidos. Actúa entre dos nucleones, neutrones o protones de forma indistinta y tiene mayor intensidad que la electromagnética.

Interacción nuclear débil: es la que logra la desintegración beta de los neutrones, los neutrinos, son sólo sensibles a esta clase de interacción. Este tipo de fuerza tiene menor alcance que la interacción nuclear fuerte y su intensidad es menor a la electromagnética.

2. ¿Cuáles: - son las características de la fuerza

Cambios de movimiento Equilibrio de fuerzas Efectos de las fuerzas Las unidades de la fuerza Fuerzas de Contacto y a distancia

-son los sistemas de fuerza y como se componen.

Sistemas de Fuerzas Coloniales: Las fuerzas están sobre la misma dirección. Pueden

estar orientadas para el mismo sentido o en sentido opuesto.

Cuando están en el mismo sentido se suman ya que se potencia el efecto de las fuerzas.

Por ejemplo, si tenemos dos fuerzas de 45 N y de 60N su resultante será de 105N. Pero si

estarían en sentido contrario se restarían. Con estos números nos daría 15N la resultante.

Sistemas de Fuerzas Paralelas: Su nombre lo indica. son paralelas y existen métodos

para calcular su Resultante. Pero si van al mismo sentido la Resultante sera la suma de

ambas. Si van en sentido contrario será la resta entre ellas. Sin embargo lo que lleva más

trabajo es encontrar el punto de aplicación.

Sistema de Fuerzas Concurrentes: Son aquellos sistemas en los cuales hay fuerzas con

direcciones distintas pero que se cruzan en un punto determinado, ya sean sus vectores o

sus prolongaciones.

3. ¿Quién promulgo la ley de la gravitación universal e investigue su biografía?

Isaac Newton nació en las primeras horas del 25 de diciembre de 1642 (4 de enero de

1643, según el calendario gregoriano), en la pequeña aldea de Woolsthorpe, en el

Lincolnshire. Su padre, un pequeño terrateniente, acababa de fallecer a comienzos de

octubre, tras haber contraído matrimonio en abril del mismo año con Hannah

Ayscough, procedente de una familia en otro tiempo acomodada. Cuando el pequeño

Isaac acababa de cumplir tres años, su madre contrajo de nuevo matrimonio con el

reverendo Barnabas Smith, rector de North Witham, lo que tuvo como consecuencia

un hecho que influiría decisivamente en el desarrollo del carácter de Newton: Hannah

se trasladó a la casa de su nuevo marido y su hijo quedó en Woolsthorpe al cuidado de

su abuela materna.

Del odio que ello le hizo concebir a Newton contra su madre y el reverendo Smith da

buena cuenta el que en una lista de «pecados» de los que se autoinculpó a los

diecinueve años, el número trece fuera el haber deseado incendiarles su casa con ellos

dentro. Cuando Newton contaba doce años, su madre, otra vez viuda, regresó a

Woolsthorpe, trayendo consigo una sustanciosa herencia que le había legado su

segundo marido (y de la que Newton se beneficiaría a la muerte de ella en 1679),

además de tres hermanastros para Isaac, dos niñas y un niño.

Un año más tarde Newton fue inscrito en la King's School de la cercana población de

Grantham. Hay testimonios de que en los años que allí pasó alojado en la casa del

farmacéutico, se desarrolló su poco usual habilidad mecánica, que ejercitó en la

construcción de diversos mecanismos (el más citado es un reloj de agua) y juguetes

(las famosas cometas, a cuya cola ataba linternas que por las noches asustaban a sus

convecinos). También se produjo un importante cambio en su carácter: su inicial

indiferencia por los estudios, surgida probablemente de la timidez y el retraimiento, se

cambió en feroz espíritu competitivo que le llevó a ser el primero de la clase, a raíz de

una pelea con un compañero de la que salió vencedor.

Cumplidos los dieciséis años, su madre lo hizo regresar a casa para que empezara a

ocuparse de los asuntos de la heredad. Sin embargo, el joven Isaac no se mostró en

absoluto interesado por asumir sus responsabilidades como terrateniente; su madre,

aconsejada por el maestro de Newton y por su propio hermano, accedió a que

regresara a la escuela para preparar su ingreso en la universidad.

Fruto de esos esfuerzos universitarios independientes fueron sus primeras

notas acerca de lo que luego sería su cálculo de fluxiones, estimuladas quizá por

algunas de las clases del matemático y teólogo Isaac Barrow; sin embargo, Newton

hubo de ser examinado por Barrow en 1664 al aspirar a una beca y no consiguió

entonces inspirarle ninguna opinión especialmente favorable.

A su regreso definitivo a Cambridge, Newton fue elegido miembro becario del Trinity

College en octubre de 1667, y dos años más tarde sucedió a Barrow en su cátedra.

Durante sus primeros años de docencia no parece que las actividades lectivas

supusieran ninguna carga para él, ya que tanto la complejidad del tema como el

sistema docente tutorial favorecían el absentismo a las clases. Por esa época, Newton

redactó sus primeras exposiciones sistemáticas del cálculo infinitesimal que no se

publicaron hasta más tarde. En 1664 o 1665 había hallado la famosa fórmula para el

desarrollo de la potencia de un binomio con un exponente cualquiera, entero o

fraccionario, aunque no dio noticia escrita del descubrimiento hasta 1676, en dos

cartas dirigidas a Henry Oldenburg, secretario de la Royal Society; el teorema lo

publicó por vez primera en 1685 John Wallis, el más importante de los matemáticos

ingleses inmediatamente anteriores a Newton, reconociendo debidamente la

prioridad de este último en el hallazgo.

Tampoco en las aulas divulgó Newton sus resultados matemáticos, que parece haber

considerado más como una herramienta para el estudio de la naturaleza que como un

tema merecedor de atención en sí; el capítulo de la ciencia que eligió tratar en sus

clases fue la óptica, a la que venía dedicando su atención desde que en 1666 tuviera la

idea que hubo de llevarle a su descubrimiento de la naturaleza compuesta de la luz. En

febrero de 1672 presentó a la Royal Society su primera comunicación sobre el tema,

pocos días después de que dicha sociedad lo hubiera elegido como uno de sus

miembros en reconocimiento de su construcción de un telescopio reflector. La

comunicación de Newton aportaba la indiscutible evidencia experimental de que la luz

blanca era una mezcla de rayos de diferentes colores, caracterizado cada uno por su

distinta refrangibilidad al atravesar un prisma óptico.

Newton consideró, con justicia, que su descubrimiento era «el más singular, cuando no el más importante, de los que se han hecho hasta ahora relativos al funcionamiento de la naturaleza». Pero sus consecuencias inmediatas fueron las de marcar el inicio de cuatro años durante los que, como él mismo le escribió a Leibniz en diciembre de 1675, «me vi tan acosado por las discusiones suscitadas a raíz de la publicación de mi teoría sobre la luz, que maldije mi imprudencia por apartarme de las considerables ventajas de mi silencio para correr tras una sombra».

El contraste entre la obstinación con que Newton defendió su primacía intelectual allí donde correspondía que le fuese reconocida (admitiendo sólo a regañadientes que otros pudieran habérsele anticipado) y su retraimiento innato que siempre le hizo ver con desconfianza la posibilidad de haberse de mezclar con el común de los mortales, es uno de los rasgos de su biografía que mejor parecen justificar la caracterización de su temperamento como neurótico; un diagnóstico que la existencia de sus traumas infantiles no ha hecho más que abonar, y que ha encontrado su confirmación en otras componentes de su personalidad como la hipocondría o la misoginia.

En 1679 Newton se ausentó de Cambridge durante varios meses con motivo de la muerte de su madre, y a su regreso en el mes de noviembre, recibió una carta de Hooke, por entonces secretario de la Royal Society, en la que éste trataba de que Newton restableciera su contacto con la institución y le sugería la posibilidad de hacerlo comentando las teorías del propio Hooke acerca del movimiento de los planetas. Como resultado, Newton reemprendió una correspondencia sobre el tema que, con el tiempo, habría de desembocar en reclamaciones de prioridad para Hooke en la formulación de la ley de la atracción gravitatoria; por el momento, su efecto fue el de devolverle a Newton su interés por la dinámica y hacerle ver que la trayectoria seguida por un cuerpo que se moviera bajo el efecto de una fuerza inversamente proporcional al cuadrado de las distancias, tendría forma elíptica (y no sería una espiral, como él creyó en principio, dando pie a ser corregido por Hooke).

A fines de 1701 Newton fue elegido de nuevo miembro del parlamento como representante de su universidad, pero poco después renunció definitivamente a su cátedra y a su condición de fellow del Trinity College, confirmando así un alejamiento de la actividad científica que se remontaba, de hecho, a su llegada a Londres. En 1703,

tras la muerte de Hooke y una vez que el final de la reacuñación había devuelto la tranquilidad de una sinecura a la dirección de la Casa de la Moneda, Newton fue elegido presidente de la Royal Society, cargo que conservó hasta su muerte. En 1705 se le otorgó el título de sir. Pese a su hipocondría, alimentada desde la infancia por su condición de niño prematuro, Newton gozó de buena salud hasta los últimos años de su vida; a principios de 1722 una afección renal lo tuvo seriamente enfermo durante varios meses y en 1724 se produjo un nuevo cólico nefrítico. En los primeros días de marzo de 1727 el alojamiento de otro cálculo en la vejiga marcó el comienzo de su agonía: Newton murió en la madrugada del 20 de marzo, tras haberse negado a recibir los auxilios finales de la Iglesia, consecuente con su aborrecimiento del dogma de la Trinidad.

4. ¿Qué es:

-La fuerza magnética

La fuerza magnética es la parte de la fuerza electromagnética total que mide un observador sobre una distribución de cargas en movimiento. 

-El campo magnético terrestre

El campo magnético terrestre es el campo magnético que se extiende desde el núcleo interno de la Tierra hasta el límite en el que se encuentra con el viento solar, una corriente de partículas energéticas que emana de Sol. 

-La fuerza de rozamiento

Se define como fuerza de rozamiento o fuerza de fricción, a la fuerza entre dos superficies en contacto, a aquella que se opone al movimiento entre ambas superficies o a la fuerza que se opone al inicio del deslizamiento

-La fuerza de peso

Es la fuerza de multiplicar la masa por 9,8 m/s que es la aceleración gravitatoria.

5. La fuerza se puede representar a través de vectores.El valor de la fuerza de

rozamiento depende de: a) tipo de superficies en contacto, b) del estado de la

superficies, que pueden ser pulidas, rugosas, etc. Y c) de la fuerza de contacto

entre ellas. El tipo y las condiciones de las superficies se representan por un

numero llamado coeficiente de rozamiento y la fuerza de contacto por N llamada

normal de reacción: Frmáx= Coef.roz. N

R. Depende del esto de la superficie, que puede ser pulida, rugosas, etc.

-Represente vectorialmente una fuerza horizontal y hacia su izquierda, de

intensidad F=100 kg utilizando como escala 10 kg se representa con 1 cm.

-Represente el peso vectorialmente el peso de su propio cuerpo usando la escala

que le parezca conveniente. Indique los elementos.

Kg110

Newtons: 1078

= 110 Kg

1078 N

6. Defina los siguientes conceptos:

Concepto Definición

Movimiento Cambio de lugar o de posición de un cuerpo en el espacio.

Trayectoria Línea descrita o recorrido que sigue alguien o algo al

desplazarse de un punto a otro.

Cinemática Parte de la mecánica que trata del movimiento en sus

condiciones de espacio y tiempo, sin tener en cuenta las causas

que lo producen.

Velocidad Relación que se establece entre el espacio o la distancia que

recorre un objeto y el tiempo que invierte en ello.

7. Movimiento rectilíneo uniforme es aquel que la velocidad no cambia ni en

dirección ni en magnitud. Es decir,es un movimiento en línea recta siempre a la

misma velocidad. El MRU seria por ejemplo, el que tiene un automóvil que viaja

por una carretera recta del velocímetro indicando siempre la misma velocidad. En

el MRU basta con una ecuación para resolver todos los problemas que puedan

presentarse. Esta ecuación es: e = v. t Donde e es el espacio recorrido, v la

velocidad y t el tiempo. Explique las leyes del movimiento rectilíneo uniforme con

un ejemplo de cada una.

-Resuelva los siguientes problemas:

o Sabiendo que un automóvil animado de MRU hace en 3 horas,

120km. Calcular la velocidad y la distancia que hará en 5 horas

R. la velocidad es de 40km/h y recorrería 200Km en 5 horas

o ¿Qué tiempo emplea un atleta para recorrer 100m si marcha a

una

v = 10m/s?

Demoraría 10 segundos

o ¿Qué tiempo emplea un vehículo para recorrer el trayecto San

Juan-Valle fértil (250km) si viaja a una velocidad promedio de

80km/h?

3h 6m

o Un móvil recorre 306 km a una velocidad promedio de 70 km/h.

Calcular el tiempo empleado en recorrer esa distancia.

4h 26m

o Un atleta recorre 100m en 10 s. Expresar su velocidad en m/s y

Km/h.

10m/s ; 0.010kmh

o Un avión recorre 2.940 km en 3 horas. Determinar: a) su

velocidad en km/h. b) graficar velocidad-tiempo y espacio-

tiempo.

980Km/h

velocidad timepo espacio-tiempo

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

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