LA DESCRIPCIÓN DE LA FUERZA EN EL ENTORNO Y MAGNITUDES VECTORIALES

Actividad 1.

Introducción al tema:

Consulta las páginas 118 a 121 del libro y contesta lo siguiente.

     1.    Anota a continuación como explica la física el término “fuerza” y anota la palabra con la que se le asocia. En la física se le define a la fuerza como la interacción entre cuerpos.

     2.    Según el texto (pag. 119) para que exista una fuerza debe provocar los siguientes efectos en los cuerpos: a) Provocar que un cuerpo se mueva, b) que se deforme y c) cambiar la dirección de su movimiento. Dibuja dos ejemplos de cada uno de los tres efectos de una fuerza.

     3.    Según lo anterior explica para cada uno de los siguientes enunciados si se está haciendo uso correcto del término “fuerza” o se está refiriendo al uso de otra magnitud física.

     a.    Laura está muy fuerte porque levanta pesas. No, se hace referencia a la apariencia física de Laura.

     b.    ¡Que la fuerza te acompañe!   No, se esta haciendo referencia a una frase de buenos deseos.

     c.    La fuerza de atracción que ejerce la tierra provoca una aceleración al dejar caer los cuerpos. Si, porque es la interacción entre la tierra y un cuerpo, provocándole movimiento.

     d.    El auto iba muy fuerte. No, hace referencia a su velocidad.

     e.    La fuerza con la que se golpeó el balón fue sorprendente. Si, porque la interacción entre el balón y la persona provocó un movimiento.

     f.     No se necesita mucha fuerza para deformar una lata. Si, porque la interacción de la mano y la lata provocó una deformación.

    4.    Explica los dos tipos de fuerzas que se pueden tener. Pag 120 y 121.
     Fuerza a distancia y de contacto.

    5.    Anota debajo de cada dibujo el tipo de fuerza que es cada uno. Contacto o a distancia.

Actividad 2.

Lee la siguiente información:

Una magnitud física es cualquier propiedad física susceptible de ser medida. Ejemplos: el tiempo (t), la velocidad ( ), la masa (m), la temperatura (T), etc.

Las magnitudes físicas se pueden clasificar en:

Magnitudes escalares

Las magnitudes escalares son aquéllas que quedan completamente determinadas mediante el conocimiento de su valor expresado mediante una cantidad (un número real) seguida de una unidad. Así, por ejemplo, si decimos que la masa de un objeto es 3 kg, hemos aportado toda la información necesaria. Otros ejemplos: Rapidez (30 m/s)Temperatura (20°C), tiempo (3 h), la longitud (3 km), el área volumen (3 m³), el área (2m²), etc. Todas estas magnitudes solo necesitan para representarse; su valor y unidades.

Magnitudes vectoriales

Las magnitudes vectoriales son aquéllas que no quedan completamente determinadas por su valor (cantidad y unidad), sino que requieren además el conocimiento de la dirección y el sentido de su actuación y su punto de aplicación. Así, al decir que sobre un objeto se aplica una fuerza de 3 N, no poseemos toda la información, ya que habrá que indicar hacia dónde se dirige dicha fuerza. Otros ejemplos: desplazamiento (30 m,Sur), distancia (

Gráficamente, las magnitudes vectoriales se representan por una flecha (vector), siendo la longitud de esta flecha proporcional al módulo de la magnitud, y su dirección y sentido los de la magnitud vectorial.

En este caso nos centraremos en las magnitudes vectoriales

1.-Consulta la página 122 de tu libro y dibuja a continuación un vector y señala a su alrededor los nombres y características del vector.

2.- Conculta la página 129 del libro y anota a continuación la fórmula para calcular la fuerza, así como las unidades en las que se representa en el Sistema Internacional de Unidades (SI).   F = m.a          F = kg. m/s2  = Newton = N

Existen dos tipos de vectores: colineales (Fuerzas que se ejercen sobre una misma línea) y vectores concurrentes (los que concurren en un punto)

3. Anota debajo de cada dibujo si los vectores son colineales o concurrentes:

Actividad 3. Ejercicios de vectores colineales.

    1.    Copia a continuación el procedimiento para sumar vectores colineales que se muestra en la página 130.  CONSULTAR LIBRO

    2.    Copia los cinco ejercicios que vienen en la segunda sección ¡Actívate¡ de la página 131 del libro y obtén la fuerza resultante (FR) para cada caso. (Sigue los ejemplos). Recuerda que todas las fuerzas tienen unidades de Newtons (N).

De la misma manera realiza los incisos a, c y d.

Ejercicio a.

FR=( +25 N + 30 N) + (-50 N)  = +55 N - 50 N = + 5 N  

Ejercicio c.

FR=( +600 N + 600 N) +(- 800 N - 400 N)  = +1200 N - 1200 N = 0 N  

Ejercicio d.

FR=( +1 N + 3 N) +( -0.5 N- 1 N- 1.5 N - 1 N)  = +4 N - 4 N = 0 N  

Actividad 4. Vectores concurrentes.

Primero aprendamos a trazar vectores.

     1.    Traza los siguientes vectores, sigue los pasos del ejemplo que se indica. 

De la misma manera traza las siguientes magnitudes vectoriales. Cada vector se traza en un plano x,y por separado, usa lápiz con excelente punta, usa un color diferente para remarcar cada vector, usa regla para medir con precisión y un transportador para medir los ángulos.

     a.    d=350 m, 30°

     b.    d= 1500 km, 110°

     c.    d= 70 km, 90°

     d.    v= 120 km/h, 210°

     e.    v= 30 m/min, 60°

     f.     v= 180 km/h, 300°

     g.    F=700 N, Sur

     h.    F= 95 N, 180 °

     i.      F= 45 N, Norte

     j.      a=9.8 m/s², sur

Actividad 5. Haciendo uso de tus escuadras traza líneas paralelas a los 10 vectores que trazaste anteriormente, cada paralela debe tener el mismo módulo, dirección y sentido que el original. (Consulta el siguiente enlace para trazar rectas paralelas con tus escuadras:  TUTORIAL. VECTORES PARALELOS.

Tema: Suma de vectores concurrentes.

Actividad 6.

Resuelve el siguiente ejemplo en tu cuaderno, sigue las instrucciones al pie de la letra.

Ejemplo 1:

Se le pide a tu compañero Juan que pase al pizarrón a resolver un ejercicio, para llegar al pizarrón recorre 3.2 m al norte y después revira 1.8 m a 30°. Obtén su desplazamiento resultante por el método del paralelogramo.

Método del paralelogramo.

     1.    Anota los vectores.

d₁=3.2 m, norte

d₂=1.8m, 30°

      2.    Anota la escala a utilizar: 1 cm=1m

      3.    Traza tus ejes x,y , procura que coincidan con la cuadricula de tu cuaderno.

      4.    Traza el vector d1, (a partir del origen del plano “0”) el cual va a trazarse sobre el eje “y” positivo, con una medida de 3.2 cm, al final del vector marca la punta de flecha que señala el sentido del vector.

     5.    Traza el vector d₂. Desde el origen del plano mide los 45° (como referencia el eje “x” positivo)

      6.    Traza una recta paralela del vector 1, iniciando desde la punta del vector 2.

     7.    Traza una recta paralela al vector 2, iniciando desde la punta del vector 1, hasta que crucen ambas rectas paralelas

     8.   Obtén el desplazamiento resultante. Traza una línea desde el origen del plano hasta el  cruce con las rectas paralelas, en ese punto marca la punta de flecha del vector y mide y anota el valor del ángulo d_R= ______,_______

Ejemplo 2. Resuelve el ejercicio anterior pero ahora utilizando el método del polígono. 

Toma en cuenta las siguientes instrucciones.

Nota: El método del polígono se puede utilizar para sumar dos o más vectores, en el caso del método del paralelogramo solo lo podemos usar para sumar dos vectores.

     1.    Anota los vectores.

d₁=3.2 m, norte

d₂=1.8m, 30°

     2.    Anota la escala a utilizar: 1 cm=1m

     3.    Traza tus ejes x,y , procura que coincidan con la cuadricula de tu cuaderno.

    4.    Traza el vector d1, (a partir del origen del plano “0”) el cual va a trazarse sobre el eje “y”  positivo, con una medida de 3.2 cm, al final del vector marca la punta de flecha que señala  el sentido del vector.

    5.    En la punta del vector d1 traza otro plano x,y auxiliar y sobre éste traza el vector d2. En caso de haber más vectores, traza el siguiente vector en la punta del vector anterior y así sucesivamente.

    6.    Obtén el desplazamiento resultante. Traza una línea desde el origen del plano x,y original hasta la punta de flecha del vector d2, mide y anota el valor del ángulo. d_R= ______,_______

Ejercicios:

Es importante que para resolver los siguientes ejercicios, así como los anteriores te apegues a tus propias mediciones, dado que las mediciones de cada uno de tus compañeros pueden ser diferentes milimétricamente a la de tus compañeros, tu calificación se basará en que tus resultados se apeguen a las mediciones que TÚ realices.

Ejercicio 1. 

Resuelve el siguiente ejercicio por el método del polígono, recuerda que en la punta de cada vector debes trazar un pequeño plano x,y para que a partir exactamente en la punta de flecha trazar el siguiente vector. 

 Una lancha de motor efectúa los siguientes desplazamientos: 300 m al Oeste (sobre el eje x negativo) , 200 m al Norte (sobre el "y" positivo), 350 m al Noreste (45°) y 150 m al Sur (sobre el eje "y" negativo. Determinar gráficamente cuál es su desplazamiento resultante (dR), en qué dirección actúa y cuál es el valor de su ángulo medido con respecto al este.

Ejercicio 2.

El siguiente ejercicio se puede resolver por ambos métodos (paralelogramo o polígono) debido a que son dos vectores, sin embargo lo deberás resolver por el método del paralelogramo.

  Encuentre la fuerza resultante (Fr) sobre el burro de la figura, si el ángulo entre las dos cuerdas es de 120º. En un extremo se jala con una fuerza de 60 lb (F1); y en el otro, con una fuerza de 20 lb (F2).

Ejercicio 3.

Obtén la suma de las tres fuerzas que se ejercen sobre la piñata (Las fuerzas F1 y F2 que la impulsan hacia arriba y el peso de la piñata F3 que la “jala” hacia abajo). El valor, dirección y sentido de F_R te dirá si la piñata se mantiene suspendida por efecto de  las dos fuerzas o cae al suelo? Explica que sucederá.

FUERZAS EN EQUILIBRIO. Cuando un cuerpo se encuentra en reposo, es decir sin movimiento, significa que el resultado de la suma de fuerzas que actúan sobre él es igual a cero: se anulan mutuamente. Si usamos el método del polígono para sumarlas, podríamos ver que la fuerza resultante es nula; es decir, el inicio de la primera flecha y la punta de la última coinciden en el mismo punto, cuando esto sucede se dice que las fuerzas están en equilibrio.

Según la anterior información, ¿la piñata estaría en equilibrio? ¿Por qué?