TEMAS SELECTOS DE FÍSICA 1-2012 Estática La Estática es la parte de la Mecánica que estudia las leyes del equilibrio, es decir, aquellos cuerpos que se encuentran tanto en reposo como en movimiento con velocidad constante (en la mayor parte de los casos, la Estática estudia sistemas en reposo). Por otra parte, la Dinámica estudia el comportamiento de los cuerpos con movimientos acelerados. En ambos casos es necesario que dos o más cuerpos interactúen entre sí. La dirección de un vector puede indicarse tomando como referencia las direcciones convencionales N S E O O tomar como referencia a las líneas perpendiculares llamadas ejes. La horizontal se llama eje x y x y la vertical es el eje y y las direcciones se indican mediante ángulos medidos en sentido directo, es decir en sentido contrario al avance de las manecillas del reloj.
90º
180º
0º
270º La fuerza se refiere la resistencia de un cuerpo al movimiento , o también a cualquier causa externa capaz de deformar un cuerpo o modificar su movimiento o velocidad . También a la acción de tirar o empujar que tiende a generar un movimiento. La fuerza más conocida es la de la atracción universal que ejerce la tierra sobre los objetos y a esta fuerza se le llama peso. La fuerza en el SI se da en N Y en el sistema SUEU lb 1lb = 4.45 N 1N= 0.225lb Dos de los efectos producidos por las fuerzas que pueden ser medidos son : 1.-Cambiar las dimensiones o forma del cuerpo si aquí no hay hay desplazamiento la fuerza que cambia la forma de forma se llama fuerza estática. 2.-Cambiar el movimiento del cuerpo aquí si la fuerza cambia el movimiento del cuerpo se le llama fuerza dinámica. La eficacia de cualquier fuerza depende de la dirección en la que actúa.
MAGNITUDES LAS ESCALARES Y LAS VECTORIALES . En el estudio de la física se emplean dos tipos de magnitudes las escalares y las vectoriales.
¿Que es un escalar?.- una cantidad escalar se especifica totalmente por su magnitud, que consta de un número y una unidad de medida. Por ejemplo: rapidez (15 mi/h), distancia (12 Km.), y volumen 200 cm 3). ¿Que es un cantidad Vectorial?.- una cantidad vectorial se especifica totalmente por una magnitud y una dirección. Consiste en un número, una unidad de medida y una dirección. Por ejemplo, desplazamiento (20 m, norte) y velocidad (40mi/h, 30° NO) VECTORES Los vectores, en biología, son aquellos organismos que transmiten enfermedades al hombre, pero en la física la misma palabra sirve para representar una magnitud de una fuerza en cierto sentido, de manera que se observe la influencia de este sobre el sistema en el que se encuentra. Características o elementos de un Vector 1. Punto de aplicación u origen 2. Magnitud, intensidad o modulo del vector(indica su valor) 3. Dirección. Señala la línea sobre la cual actúa, puede ser horizontal, vertical u oblicua. 4. Sentido. Indica hacia donde va el vector (arriba, abajo, a la derecha o a la izquierda y queda señalado por la punta de la flecha.
Vectores coplanares y no coplanares Los vectores pueden clasificarse en coplanares, si se encuentran en el mismo plano, o en dos ejes, y no coplanares si están en diferente plano, es decir en tres ejes.
Sistema de vectores colineales. Se tiene este sistema cuando dos o más vectores se encuentran en la misma dirección o línea de acción.
Sistema de vectores concurrentes. Se dice que este sistema es concurrente cuando la dirección o línea de acción de los vectores se cruza en algún punto, el punto de cruce constituye el punto de aplicación de los vectores. A estos vectores se les llama angulares o concurrentes por que forman un ángulo entre ellos.
Sistema de vectores iguales Son aquellos vectores que tienen la misma magnitud, dirección y sentido.
Sistema de vector opuesto Se llama vector opuesto ( A) de un vector A cuando tienen el mismo módulo, la misma dirección, pero sentido contrario.
SUMA DE VECTORES Para sumar magnitudes vectoriales, debemos utilizar el método grafico o el analítico, en ambos casos se consideran, además de la magnitud del vector su dirección y sentido. También se puede utilizar métodos gráficos. El método del paralelogramo es más conveniente para sumar solo dos vectores. El método del polígono es el más útil, ya que puede aplicarse fácilmente a más de dos vectores. En ambos cosas la magnitud del vector se indica a escala mediante la longitud de un segmento de recta. Ejemplo: 1.- Un jinete y su caballo cabalgan 5 Km. al norte y después 6 Km. al oeste. Calcular:
a) ¿Cuál es la distancia total que recorre? b) ¿Cuál es su desplazamiento? 2.- Una ardilla camina en busca de comida efectuando los siguientes desplazamientos: 15 m al sur, 23 m al este, 40 m en dirección noreste con un ángulo de 35° medido respecto al este, 30 m en dirección noroeste que forma un ángulo de 60° medido con respecto al oeste, y finalmente 15 m en una dirección suroeste con un ángulo de 40° medido respecto oeste. Calcular:
a) ¿Cuál es la distancia total recorrida? b) Determine el valor del desplazamiento resultante, la dirección en que se efectúa y el valor del ángulo respecto al este. R = 123m-38m en dirección noreste con un ángulo de 40° medido respecto al este.
Evidencia 1B1 Instrucciones: Realiza lo que se te pide en los siguientes ejercicios: 1.- Una lancha de motor efectúa los siguientes desplazamientos: 300 m al oeste, 200 m al norte, 350 m al noreste y 150 m al sur. R = 1000m -300m en dirección noroeste y forma un ángulo de 80.5° medido con respecto al oeste. Calcular:
a) ¿Qué distancia total recorre? b) Determine grafica y analíticamente cuál es su desplazamiento resultante, en qué dirección actúa y cuál es el valor de su ángulo medido respecto al oeste.
2.- Un ciclista efectúa dos desplazamientos, el primero de 7 km al norte y el segundo de 5 km al este. R = 12m-8.6km en dirección noreste con un ángulo de 54° respecto al este. Calcular:
a) ¿Cuál es la distancia total recorrida por el deportista? b) Encuentre gráfica y analíticamente cuál es su desplazamiento resultante, así como la dirección en que actúa y el valor del ángulo medido respecto al este. 3.- Un jugador de futbol americano efectúa los siguientes desplazamientos: 6 m al este, 4 m en dirección noreste y finalmente 2 m al norte. R = 12m-10.1m en dirección noreste con un ángulo de 29° respecto al este. Calcular:
a) ¿Cuál es la distancia total que recorre? b) Encuentre en forma grafica y analítica Cuál fue su desplazamiento resultante, en que dirección actúa y cuál es el valor del ángulo medido respecto al este. 4.- Un camello en el desierto realiza los siguientes desplazamientos: 3 km al sur, 4 km al este 2.5 km en dirección noreste con un ángulo de 37° medido respecto al este y 2.4 km al norte. R = 11.9km-6.1km en dirección noreste con un ángulo de 9° medido respecto al este. Calcular:
a) ¿Cuál es la distancia total recorrida por el camello? b) Determine grafica y analíticamente Cuál fue su desplazamiento resultante, su dirección y el valor del ángulo medido respecto al este. 5.- Una lancha de vela realiza los siguientes desplazamientos: 300 m al oeste, 200 m al norte, 350 m en dirección noroeste formando un ángulo de 40° medido respecto al oeste, 600 m al sur y finalmente 250 m en dirección sureste formando un ángulo de 30° medido respecto al este. R = 1700m-460m en dirección suroeste con un ángulo de 41.5° medido respecto al oeste. Calcular:
a) ¿Cuál es la distancia total recorrida? b) Determinar gráfica y analíticamente el valor del desplazamiento resultante, la dirección en que se efectúa y el valor del ángulo formado respecto al oeste. DESCOMPOSICION DE UNA FUERZA EN FORMA VECTORIAL CARTESIANA Un sistema de vectores puede sustituirse por otro equivalente, el cual contenga un número mayor o menor de vectores que el sistema considerado. Si el sistema equivalente tiene un número mayor de vectores, el procedimiento se llama descomposición. Si el sistema equivalente tiene un número menor de vectores, el procedimiento se denomina composición.
Se llaman componentes rectangulares, a los vectores que forman entre si un ángulo de 90°.
Ejemplo l: Enuentra analíticamente las componentes rectangulares del siguiente vector Evidencia 2B1 Encuentra las componentes rectangulares de las siguientes figuras.
Y
Y d= 32 m
F= 4 N
25º
45º
X
X
X
10 º
38 º
V = 64 m/s
W = 71 N
Y
Y
X
Y X
60 º
D=2m F = 16 N 39º
X Y
