MOVIMIENTO El movimiento es el cambio de posición de un cuerpo
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Colegio Superior de Señoritas Prof. Noylen Vega Martínez Tema: Movimiento, Fuerza, Trabajo 7mo Nivel Junio 2010 Departamento de Ciencias MOVIMIENTO El movimiento es el cambio de posición de un cuerpo con respecto a otro en un tiempo determinado. Por ejemplo, si se mira las nubes y se cierran y abre los ojos periódicamente, se puede notar que las nubes están en movimiento, principalmente porque han cambiado de posición. No todas las nubes se moverán a la misma velocidad o en la misma dirección ni tampoco conservará su forma, pero definitivamente todas cambiarán de posición. La mecánica es la rama de la física que se encarga de estudiar el movimiento. Esta se divide en ramas como la cinemática, que es la qué es que del movimiento y la dinámica que explica los efectos que produce una fuerza sobre los cuerpos. Características del movimiento Una de las propiedades más importantes de los cuerpos en movimiento que es la trayectoria, que se puede explicar cómo el camino que siguen los cuerpos mientras se mueven. Por ejemplo, en una pista de carreras la trayectoria consiste en el camino que siguen todos los campos a través de todas las curvas y rectas. El concepto de distancia consiste en la medida de la longitud de la trayectoria o la suma de todos los sectores recorridos por el cuerpo. También se puede llama recorrido. El desplazamiento es otra característica importante los cuerpos en movimiento, ya que expresa la distancia que el cuerpo se movió. También se puede definir como la distancia que hay en línea recta entre el punto inicial del punto final del recorrido. Por ejemplo, un ciclista desea hacer el recorrido indicado con líneas puntillas, empezando en el punto a y terminando en el punto d. Determine la distancia recorrida y su desplazamiento. 50m 100m El ciclista inicia su recorrido en a y termina en d, pasando por b y c. En este caso la distancia recorrida es: El desplazamiento es: El desplazamiento es 50 m ya que esa es la distancia que hay en línea recta desde el punto inicial al punto final. Pág. 1 de 5 Colegio Superior de Señoritas Prof. Noylen Vega Martínez Tema: Movimiento, Fuerza, Trabajo 7mo Nivel Junio 2010 Departamento de Ciencias Rapidez y velocidad ¿Qué diferencia hay entre una oruga, un ciempiés y una serpiente? La respuesta es la rapidez con que se mueven. Esos animales pueden recordar la misma distancia pero no tardarán lo mismo. La rapidez es la distancia que recorre el cuerpo dividida entre el tiempo que tarda el movimiento. Las unidades que se utilizan en el sistema internacional son de m/s, pero con frecuencia también se utilizan km/h. La velocidad es el desplazamiento del cuerpo dirigido entre el tiempo y, a diferencia de la rapidez, se debe indicar la dirección en la que se desarrolla el movimiento. Un ejemplo de velocidad sería 14 m/s hacia el Norte. En un auto, el instrumento que indica la velocidad en realidad indica la rapidez ya que la aguja solo indica que tan rápido se mueve pero no indica la dirección. Para representar la rapidez se usa la letra s (proviene de speed, terminó en inglés que significa rapidez) y para velocidad la letra v. Por ejemplo, un avión vuela 170 km hacia el oeste en 6 minutos. Determine su rapidez y su velocidad en m/s. 1) Primero se debe convertir las unidades 2) Ahora se utiliza la formula 3) Para calcular la velocidad se busca el desplazamiento del avión que en este caso es igual a la distancia recorrida. Hay eventos que se desarrollan con tanta rapidez o lentitud que son casi imperceptibles. Por ejemplo, la rapidez con que vina explosión se desarrolla impide notar detalles que el ojo no está en capacidad de percibir. En cambio, la rapidez con que una flor se abre o un persona crece son eventos tan lentos que tampoco se pueden notar. Aunque con una cámara especial se puede percibir los detalles de la explosión al pasarla en cámara lenta y los de la flor para exponerla en cámara rápida. Tipos de movimiento Existe una gran variedad de movimientos dependiendo de la trayectoria que sigan los cuerpos. Movimiento rectilíneo El movimiento rectilíneo es el que desarrollan los cuerpos cuando la trayectoria es una línea recta. Como ejemplos se tienen una piedra que cae o un rayo de luz. Ambos cuerpos tienen trayectorias rectilíneas. Movimiento circular En el movimiento circular, el cuerpo siempre se encuentra a la misma distancia de un punto llamado centro. Pág. 2 de 5 Colegio Superior de Señoritas Prof. Noylen Vega Martínez Tema: Movimiento, Fuerza, Trabajo 7mo Nivel Junio 2010 Departamento de Ciencias Existe una gran cantidad de ejemplos de movimiento circular: los caballitos de un carrusel, un auto en una rotonda y un transbordador espacial orbitando la Tierra. Movimiento parabólico Es el movimiento curvo que describen los cuerpos cuando suben y luego bajan, afectados por la gravedad. Cuando se dispara una bala esta describe una trayectoria parabólica, al igual que una bola de fútbol al ser pateada. Movimientos irregulares Los movimientos irregulares son muy frecuentes en la naturaleza, como los movimientos de los animales, ya que estos no siguen una trayectoria predecible: cambian constantemente de dirección; un ejemplo típico es el movimiento de las abejas. Sistemas de referencia En el universo todo está en constante movimiento, desde el grano de polvo más pequeño hasta la estrella más grande y lejana. Aunque en la Tierra algunos objetos parezcan estar en reposo absoluto, si se observan se notaría que se mueven. Todo depende del punto de referencia que se tome para describir dicho movimiento. Movimiento uniforme En el movimiento uniforme, se recorre la trayectoria pero sin que el cuerpo cambie de velocidad; por ejemplo los satélites meteorológicos que orbitan la Tierra lo hacen siempre a la misma velocidad En situaciones normales un auto en el centro de San José no puede tener un movimiento uniforme dado que debe estar frenando y acelerando constantemente. Movimiento rectilíneo uniforme El movimiento rectilíneo uniforme es el que se desarrolla a lo largo de una línea recta y cuya velocidad no varía. FUERZA "Fuerza" es un término usado con mucha frecuencia y comúnmente se utiliza para representar la capacidad de una persona para soportar el peso de un objeto. Cotidianamente se asocia la fuerza con la musculatura o la resistencia. También con frases tales como "se necesita mucha fuerza de voluntad para lograr el éxito". Pero en la ciencia, el término fuerza tiene un significado más complejo, ya que representa la capacidad para cambiar el estado de movimiento de los cuerpos. Para poder mover un cuerpo muy pesado se dice que se debe aplicar mucha fuerza, Todos los cuerpos se encuentran en reposo o en movimiento y la fuerza es capaz de cambiar ese estado. La fuerza no solo es capaz de cambiar el estado de movimiento de un cuerpo sino también puede producir deformaciones o rupturas dependiendo de las características del cuerpo al que se aplica. Por ejemplo, si se aplica fuerza a un cuerpo rígido lo más probable es que termine por partirse, pero si se aplica sobre un cuerpo flexible se tiende a deformar. Pág. 3 de 5 Colegio Superior de Señoritas Prof. Noylen Vega Martínez Tema: Movimiento, Fuerza, Trabajo 7mo Nivel Junio 2010 Departamento de Ciencias Si se aplica la fuerza sobre un resorte este recobra su forma original, es un caso en el que la fuerza se acumula pero luego es liberada. Las unidades en que se mide la fuerza en el SI son kg • m/s2, pero por conveniencia se utiliza newton (N) en honor a Isaac Newton que realizó investigaciones sobre la fuerza. Para poder hablar de fuerzas hay que distinguir entre cantidades escalares y vectoriales. Las cantidades escalares son aquellas que tienen solamente un número y la unidad de medida, por ejemplo 45 m. Las cantidades vectoriales son las que además de tener el número y la unidad de medida tienen la dirección, por ejemplo 60 km/h al Norte. Según lo anterior la rapidez es una cantidad escalar y la velocidad es una cantidad vectorial. Los elementos de las fuerzas son magnitud, dirección, punto de acción y sentido. Elemento Característica Magnitud Se refieren a la cantidad de fuerza Dirección Es la orientación de la aplicación de la fuerza Punto de acción Es el lugar donde se aplica una fuerza Sentido Dada la dirección se debe indicar si la fuerza se aplica hacia delante o hacia atrás Para calcular la fuerza se utiliza la fórmula: En donde m representa la masa del cuerpo y a es la aceleración que adquiere al aplicarse la fuerza. Las unidades de la aceleración son m/s2. También es importante destacar que mientras mayor sea la masa de un cuerpo, mayor deberá ser la fuerza necesaria para lograr la misma aceleración. Ejemplo: Si un carro de 650 kg se queda varado en media calle, hay que empujarlo para que arranque. Determine la fuerza que hay que proporcionar para que adquiera una aceleración de 1,5 m/s2 hacia NE. Aceleración Masa Dirección = = = Fuerza F = = Hay ciertos casos en los que se puede aplicar una fuerza sin que haya contacto directo con el cuerpo. Este es el caso de la fuerza magnética, de la que se pueden sentir sus efectos a distancia. El instrumento que se utiliza para medir la fuerza es el dinamómetro, que tiene forma de resorte y posee una escala. Cuando se engancha la fuerza al dinamómetro, esta estira el resorte y permite determinar la cantidad de fuerza que se aplicó. Las romanas que se usan en los supermercados y las ferias del agricultor para pesar las verduras son una especie de dinamómetro. Pág. 4 de 5 Colegio Superior de Señoritas Prof. Noylen Vega Martínez Tema: Movimiento, Fuerza, Trabajo 7mo Nivel Junio 2010 Departamento de Ciencias TRABAJO El trabajo es un concepto que se usa cotidianamente para indicar una labor o actividad. En campo científico se denomina trabajo a la fuerza aplicada a lo largo de cierta distancia. Cuando se ejerce una fuerza sobre un objeto y este no se mueve, no se produce trabajo. Para que se produzca trabajo el objeto debe moverse en la dirección que se aplicó la fuerza. Por ejemplo, al empujar un carro que tiene puesto el freno de mano, este no se moverá, por lo que el trabajo es cero. Las unidades con que se mide la fuerza son julios (J). La fórmula para calcular el trabajo es: Existe otra fórmula para calcular el trabajo ya que se puede descomponer la fuerza en Ejemplo 1: Si se empuja un armario con una fuerza de 230 N y este se desplaza 2,5 m, ¿Cuál será el trabajo aplicado? Fuerza Distancia = = Trabajo T = = Pág. 5 de 5
