ESTUDIO DEL MOVIMIENTO y LAS FUERZAS Y SUS EFECTOS FÍSICA Y QUÍMICA 4º eso

                                                           ESTUDIO DEL MOVIMIENTO
CINEMÁTICA : es la parte de la física que estudia el movimiento sin tener en cuenta las causas que lo producen.

MOVIMIENTO : es el cambio de posición con respecto al sistema de referencia y es relativo.

SISTEMA DE REFERENCIA : es el conjunto de ejes coordenadas y el punto en el que se cortan, respecto al cual se describe el movimiento

MAGNITUDES FUNDAMENTALES DEL MOVIMIENTO

TRAYECTORIA : es la línea que describe en el espacio un cuerpo al moverse. Puede ser rectilínea (des- cribe una recta) y curvilínea (elíptica, circular, parabólica)

POSICIÓN : nos indica el lugar donde está el móvil.    

VECTOR DE POSICIÓN : es un vector que va desde el origen de coordenadas hasta el punto donde se encuentra el móvil. Un vector es un segmento orientado, tiene 3 características : - módulo (nos indica la longitud) – dirección (es la recta sobre la que se encuentra) – sentido (dentro de la recta, es hacia que lado va)

DESPLAZAMIENTO : es el segmento orientado que une la posición inicial con la final.  

ESPACIO RECORRIDO : es la longitud de la trayectoria recorrida por el móvil. El espacio recorrido y la trayectoria sólo coinciden sí la trayectoria es rectilínea y no cambia el sentido del movimiento. 

VELOCIDAD MEDIA : cociente entre el espacio recorrido y el tiempo empleado para recorrerlo

V_m = s_final - s_inicial / t_final - t_inicial

ACELERACIÓN : es la magnitud que mide la rapidez con laque varía la velocidad de un cuerpo.

a = V_final – V_inicial / T_final – T_inicial

TIPOS DE MOVIMIENTOS

MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME (mru) : su trayectoria es rectilínea, y su aceleración nula, es decir, en él la velocidad es constante   S_{final =} S₀ + V x t

MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORMEMENTE ACELERADO (mrua) : cuando un objeto mantiene una trayectoria rectilínea y su aceleración es constante   V_final = V₀ + a x t

LA CAÍDA LIBRE:es el movimiento de caída de un cuerpo sometido solamente a la aceleración de la gra- vedad (g = 9,8 m/s²)  caída libre : V = V₀ – g x t   lanzam. vert. hacia arriba : s_f = s₀ + V₀ x t – ½ g x t₂

MOVIMIENTO CIRCULAR : son moviminetos curvilíneos con trayectoria circular (rotación de la Tierra, el giro de las ruedas de cualquier vehículo, las agujas del reloj, etc). Sus magnitudes :

- arco y ángulo : el radián (rad) es el valor del ángulo central que comprende un arco cuya longitud es igual que el radio con el que se trace el ángulo. La longitud del arco recorrido (s), es proporcional al ángulo recorrido (Ø) y al radio de giro (r)       s = ø x r

- velocidad angular (ω) : relación entre el ángulo girado y el tiempo empeado. Unidad en el SI = rad/s

                    ω = ø / t                                      relación con la velocidad lineal (v) : v = ω x r   

- aceleración normal o centrípeta (an) : es un vector perpendicular a la velocidad lineal, su sentido va hacia el centro del giro. Unidad en el SI : m / s²               an = v² / r

- periodo (T) : es el tiempo que el móvil tarda en dar una vuelta completa. Unidad en el SI : segundo (s)

- frecuencia (v) : es el número de vueltas que el móvil da en una unidad de tiempo. Unidad en el SI : hercio (s^-1)        v = 1 / T

MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME (mcu) : es aquel en el que el móvil describe una trayectoria circular con velocidad angular constante :    ω =  ø / t → ø = ω x t   sí el móvil hubiera descrito un ángulo ø₀ antes de comenzar a medir el tiempo :  ø = ø₀ + ω x t

COMPOSICIÓN DE MOVIMIENTOS

Cuando un cuerpo está sometido simultáneamente a varios movimientos elementales independientes, el movimiento total se obtiene sumando vectorialmente dichos movimientos parciales.

LAS FUERZAS Y SUS EFECTOS

Llamamos fuerza a toda causa capaz de deformar un cuerpo (estirar un muelle = deformación elástica - modelar plastilina = deformación plástica) o modificar su estado de reposo o movimiento (estaba parado y comienza a moverse - estaba en movimiento y se para - estaba moviéndose de un modo y pasa a moverse de otro modo diferente). Clasificación de las fuerzas : - Fuerzas de contacto (las que nacen al tocarse los cuerpos) - Fuerzas a distancias (las que interactúan sin necesidad de entrar en contacto) - Fuerzas instantáneas (actúan durante un tiempo limitado) - Fuerzas permanentes (actúan durante un tiempo ilimitado).  

FUERZAS Y DEFORMACIONES : LEY DE HOOKE : “ En todo cuerpo elástico se cumple dentro de ciertos límites, denominados límites de elasticidad, que la deformación producida es directamente proporcional al valor de la fuerza deformadora ”    F = k x x

DINAMÓMETRO : aparatos que se utilizan para medir fuerzas.

CARÁCTER VECTORIAL DE LAS FUERZAS : las fuerzas son magnitudes vectoriales. Para definirlas hay que conocer su módulo, dirección, sentido y punto de aplicación.

EQUILIBRIO : COMPOSICIÓN DE FUERZAS

Un cuerpo se encuentra en equilibrio cuando está en reposo o cuando se mueve con movimiento rectilíneo uniforme.

ESTÁTICA : parte de la física que estudia el equilibrio entre fuerzas

SISTEMA DE FUERZAS : conjunto de fuerzas que actúan sobre un mismo objeto 

FUERZA RESULTANTE : fuerza que obtenemos de componer (sumar) todas las fuerzas que actúan sobre un objeto, teniendo en cuenta su módulo, dirección y sentido

FUERZAS CONCURRENTES : aquéllas que sus líneas de acción se corten en un punto :

- fuerzas de la misma dirección y mismo sentido : el punto de aplicación, la dirección y el sentido son los mismos que los de las fuerzas componentes - el módulo se calcula sumando los módulos de cada una de las fuerzas.  R = F₁ + F₂

- fuerzas de la misma dirección y sentidos opuestos : el punto de aplicación y la dirección son los mismos que los de las fuerzas componentes – el sentido es el de la fuerza componente mayor - el módulo   se calcula restando los módulos de las fuerzas componentes.  R = F₂ – F₁

- fuerzas con el mismo punto de aplicación y distinta dirección : la dirección, el sentido y el módulo los determina la diagonal del paralelogramo formado – si las fuerzas son perpendiculares, el módulo se calcula aplicando el teorema de Pitágoras   F₁² + F₂²

FUERZA EQUILIBRANTE : mismo punto de aplicación, módulo y dirección, pero sentido opuesto. Para que un cuerpo esté en equilibrio, la fuerza resultante tiene que ser nula.

COMPOSICIÓN DE FUERZAS PARALELAS : tienen punto de aplicación diferente :

- fuerzas paralelas del mismo sentido : la resultante es igual a la suma de ellas (R = F₁ + F₂). El punto de aplicación de la resultante divide al segmento que las une en segmentos inversamente proporcionales a las fuerzas      F₁ / F₂ = d₂ / d₁  → F₁ x d₁ = F₂  x d₂

- fuerzas paralelas de sentido opuesto :  la resultante es la diferencia entre ellas (R = F₂ – F₁), con sentido igual a la fuerza mayor, y determina segmentos sustractivos inversamente proporcionales a las fuerzas       F₁ / F₂ = d₂ / d₁  → F₁ x d₁ = F₂  x d₂

DESCOMPOSICIÓN DE FUERZAS : se plantea el problema al contrario que en composición de fuerzas, a partir de una fuerza resultante se obtienen sus fuerzas componentes.

MOMENTO DE UNA FUERZA. LOS GIROS

MOMENTO DE FUERZA : mide la capacidad de la fuerza para producir un giro. Su valor es el  producto del valor de la fuerza por la distancia entre el eje de giro y la recta de dirección de la fuerza   M = d x F
MOMENTO DE UN PAR DE FUERZAS : es el sistema formado por dos fuerzas paralelas iguales en mó- dulo y de sentidos contrarios. Es igual al producto del módulo de una de las fuerzas que forman el par  por la distancia entre las rectas sobre las que actuan las fuerzas.