Fuerzas
sobre un objeto
¿Qué fuerzas actúan
sobre el ciclista?
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.
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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.
Recordando conceptos
¿Se acuerdan de mí?
Sí, soy Daniela, y ahora estoy aquí para compartir
con ustedes unos recuerdos sobre tipos de fuerza.
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.
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
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.
Fuerza de roce
Una fuerza de roce se caracteriza por oponerse al
movimiento de un objeto.
La fuerza de roce cinética
surge cuando un objeto se
desliza en una superficie.
Fuerza de
roce estática
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.
Si no existiera el roce
con el aire, ¿podría
existir el paracaidismo?
Identificando fuerzas sobre un
objeto en reposo
Yo estoy sentada en una banca que está en un
suelo horizontal.
Normal
¿Cuáles son las fuerzas que actúan sobre mí?
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.
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
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.
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:
Si el automóvil, que se mueve
horizontalmente, lo hace con
velocidad constante, entonces
las fuerzas horizontales se
anulan entre sí:
Fuerza Normal = Fuerza Peso
Fuerza Motriz = Fuerza de Roce
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
Roce y
frenos
Normal
Roce
Peso
Motriz
Peso
Si el automóvil
acelera, entonces
la fuerza motriz
es mayor que la
fuerza de roce.
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:
a) Antes que el niño la patee.
b) Durante su traslado hasta antes de detenerse.
c) Cuando queda detenida en el lugar de llegada.
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?
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.
Para levantar o bajar algo, la fuerza
muscular es hacia arriba.
Lo mismo si solo se sostiene algo.
Aparte de la fuerza que la
persona ejerce sobre el
mueble, ¿qué otras fuerzas
actúan sobre él?
¿Cómo camina una persona?
Antes que se de una explicación, proponga
usted una respuesta.
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.
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 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?
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.
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.