LAS FUERZAS Y EL MOVIMIENTO

-¿QUÉ ES EL MOVIMIENTO?

A diario comprobamos cómo las cosas se mueven… y todo el mundo comprende más o menos lo que significa la palabra movimiento: algo se mueve si observamos que su posición cambia a medida que pasa el tiempo.

Fácil, ¿verdad? Pero el movimiento es algo muy peculiar… y no todo el mundo se da cuenta de ello.

Cuando un avión reposta en vuelo, los dos pilotos (el del avión que suministra el combustible y el del avión que reposta) no perciben a la velocidad que van (unos mil kilometros a la hora), dándoles la sensación de que están parados. Sin embargo, para las personas que están en la torre de control del aeropuerto, los dos aviones se mueven muy rápido… ¡a miles de kilómetros por hora!

Esto demuestra que el movimiento es relativo, ya que siempre hay que relacionarlo con alguien que lo observa; y según quién lo mire, un mismo movimiento puede parecer muy diferente para dos personas en situaciones distintas… ¡y las dos tienen razón!

Por lo tanto, no basta con decir que una cosa se mueve, sino que es necesario añadir respecto a qué o quién se mueve, pues para alguien esa cosa podría estar parada.

Además, parece que no hay nada realmente quieto: estás sentado ante el ordenador, y la mesa y todo en tu habitación se encuentra en reposo; pero en realidad la Tierra gira como una peonza y tú giras con ella; da vueltas alrededor del Sol, que a su vez gira en torno al centro de nuestra galaxia; y esta surca el espacio intergaláctico a una velocidad increíble… todo se mueve en el universo.

En síntesis:

  • Un objeto se mueve respecto a algo o alguien que lo observa si la posición de ese objeto cambia a medida que pasa el tiempo.
  • El movimiento es relativo, porque un mismo movimiento puede parecer muy distinto dependiendo de quién lo mire.
  • -DESCRIPCIÓN DEL MOVIMIENTO: LA TRAYECTORIA

    Si nos proponemos describir el movimiento, vamos a necesitar algunas cosas:

    • Un observador. Una persona que tiene una regla o un metro (para medir distancias) y un reloj (para ver cómo transcurre el tiempo).
    • Un origen o punto de referencia. El sitio donde se va a colocar el observador, y desde el cual va a medir las distancias.
    • Un sistema de referencia. Unos ejes de coordenadas colocados en nuestro punto de referencia y que permitirán al observador localizar la posición de cualquier objeto.

    Equipados con todo esto, intentemos describir el movimiento de un coche teledirigido. Nos tenemos que fijar muy bien en la trayectoria que recorre, anotando algunos puntos por los que pasa y el instante exacto en que lo hace. Así, nos daremos cuenta de la trayectoria que va llevando el coche  cada segundo.

    Presta atención a esta situación: un hombre conduce su velero mientras un niño le observa atentamente desde la orilla de la playa. Si el hombre decide bajar el banderín de su velero, ¿qué trayectoria del banderín observarán ambos, el hombre y el niño?

    La trayectoria que observa el niño es una línea curva, ya que al tiempo que la bandera va bajando, el velero se desplaza hacia la derecha.

    La trayectoria que observa el hombre es una línea recta vertical, ya que al tiempo que la bandera va bajando, él va acompañando el movimiento de traslación del velero.

    En resumen,  la trayectoria de un móvil depende del sistema de referencia usado por el observador.

    -EL CONCEPTO DE VELOCIDAD

    Además de conocer la trayectoria de un objeto, nos gustaría saber lo rápido que va y cómo se mueve en cada momento. Esta información nos la da la velocidad instantánea.

    Este concepto nos permite determinar la velocidad que lleva un objeto que se mueve, en un momento determinado. Imaginemos una carrera ciclista. La velocidad de un corredor no será constante, y por lo tanto dependerá de muchos factores la que lleve en cada momento (si la carretera tiene pendiente descendente o ascendente, el viento, etc.). En un momento determinado podemos medir que el ciclista lleva una velocidad de 50 km/h, cuando va circulando en llano. Sin embargo, más tarde encuentra viento en contra, y su velocidad en ese momento es de 35 km/h.

    Naturalmente, hay una forma más fácil de decir a qué velocidad ha ido más o menos un objeto. Si sabemos cuánto espacio ha recorrido y el tiempo que ha tardado en hacerlo, podemos calcular su velocidad media:

    • Si el espacio lo medimos en metros, y el tiempo en segundos, la velocidad media se expresa en metros recorridos por cada segundo que pasa, es decir, en “metros por segundo” (m/s).
    • Si el espacio lo medimos en kilómetros, y el tiempo en horas, la velocidad media se expresa en kilómetros recorridos por cada hora que pasa, es decir, en “kilómetros por hora” (km/h).

    En resumen, podemos decir:

  • La velocidad instantánea de un móvil nos dice en cada momento lo rápido que se mueve, la dirección y el sentido de su movimiento.
  • La velocidad media de un móvil nos dice más o menos a qué velocidad  promedio ha realizado un determinado trayecto.
  • -TIPOS DE MOVIMIENTO

    Según la forma de la trayectoria, un movimiento puede ser rectilíneo o curvilíneo.
    Aquí te mostramos dos ejemplos de los tipos de movimiento rectilíneo más importantes:

    Movimiento rectilíneo uniforme:Este tren realiza un movimiento rectilíneo, ya que avanza por una línea recta. Además, durante largos tramos mantiene la misma velocidad.
    Se trata de un ejemplo de movimiento rectilíneo uniforme.
    Movimiento rectilíneo
    y uniforme.

     


    Movimiento rectilíneo
    uniformemente acelerado.
    Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado: El cohete, al despegar, pasa de estar en reposo a adquirir una enorme velocidad. Además, como la trayectoria que realiza es una línea recta, decimos que el cohete lleva un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.

    Si la trayectoria del móvil es una línea curva, hablamos de movimientos curvilíneos. Dentro de éstos, podemos distinguir los siguientes tipos:

    -Circular: Las aspas de los aerogeneradores de un parque eólico realizan un movimiento circular.

    -Parabólico: El movimiento que realiza una jabalina al ser lanzada es un movimiento parabólico.

    -Elíptico: La Tierra, al igual que los demás planetas del Sistema Solar, realiza un movimiento elíptico alrededor del Sol.

     

    ¿QUÉ ES LA FUERZA?

    Empujar, arrastrar, sujetar, tirar, atraer, … Todas estas palabras describen la acción de un cuerpo sobre otro, y en física nos referimos a ellas con un solo término: fuerza.
    Nosotros observamos fuerzas por las deformaciones o los cambios de velocidad que producen estas fuerzas en los cuerpos.

    Algunos ejemplos de los efectos que producen las fuerzas sobre los cuerpos son:

    Deformaciones:

    Cuando aplicamos una fuerza sobre un objeto elástico, se produce una deformación en el objeto.

    Así ocurre, por ejemplo, si intentamos aplastar un objeto de gomaespuma, si estiramos un muelle, o al doblar una varilla metálica.

    Aceleraciones:

    Las fuerzas también pueden producir aceleraciones en los cuerpos. Por ejemplo, cuando aplicamos una fuerza sobre un balón para lanzarlo a canasta, el balón cambia su velocidad, es decir, adquiere una cierta aceleración.

    Así ocurre también cuando empujamos un objeto, cuando lanzamos una piedra a un estanque o cuando abrimos una puerta.

    Resumiendo:

  • Llamamos fuerza a cualquier acción que modifica la velocidad de los cuerpos (aceleración) o los deforma.
  • Las fuerzas se ejercen siempre en una dirección y sentido, y se aplican en  puntos concretos de los cuerpos. Por tanto, la fuerza es una magnitud,  que se mide en el sistema internacional en la unidad newton (N).
  • Pero los cuerpos no tienen fuerza… la fuerza no es algo que se posee. Las fuerzas se ejercen, aparecen como resultado de una interacción entre dos cuerpos y siempre se presentan de dos en dos: cuando un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, de forma simultánea el B ejerce la misma fuerza sobre el A, pero en sentido contrario.

    Aquí te mostramos algunos ejemplos en los que se manifiesta esa interacción:

    Estos dos coches chocan y cambia el movimiento que ambos llevaban… para lo cual ha sido necesario que cada uno ejerza sobre el otro una fuerza.Estas dos fuerzas son iguales y de sentido contrario. Las fuerzas que se ejercen
    entre sí estos coches, son
    iguales y de sentido contrario.

     

    Las fuerzas que se ejercen
    entre sí el imán y la bola, son
    iguales y de sentido contrario.
    El imán ejerce una fuerza sobre la bola metálica y la atrae. Pero también la bola ejerce una fuerza sobre el imán… si haces la prueba notarás que algo tira de tu mano.

    -LA INERCIA 

    Mucha gente piensa que para mantener el movimiento de un objeto es necesario aplicar constantemente una fuerza sobre él. Pero están equivocados…

    Al bajar por una montaña rusa aceleramos, moviéndonos cada vez más y más deprisa. En cambio, al subir vamos frenando poco a poco… y si no bajamos ni subimos, ¿qué ocurrirá? Pues que ni aceleramos ni frenamos: nuestra velocidad permanece constante y nos movemos en línea recta… ¡para siempre! Al menos esto es lo que ocurriría si no existiera rozamiento.Naturalmente, si el carrito hubiera estado inicialmente parado, seguiría quieto hasta que alguien o algo lo empujara.
    En una montaña rusa
    se manifiesta el fenómeno
    de la inercia.

    -LA FUERZA DE GRAVEDAD

    La gravedad origina la aceleración que experimenta un objeto en las cercanías de un planeta o satélite. Por efecto de la gravedad tenemos la sensación de peso, si estamos en un planeta o satélite. Si no estamos bajo el efecto de otras fuerzas, sufriremos una aceleración dirigida aproximadamente hacia el centro del planeta.

    Este tipo de fuerza es la responsable de los movimientos a gran escala que se observan en el Universo: la órbita de la Luna alrededor de la Tierra, la órbita de los planetas alrededor del Sol, etcétera. Asimismo, es la responsable de las mareas que observamos cuando vamos a la playa.

    -Una vez hemos terminado de repasar el tema de las fuerzas y el movimiento, te propongo las siguientes actividades:

    http://www.genmagic.org/fisica/fc1c.swf

    http://www.genmagic.net/fisica/graficc.swf

    1. Aún no hay comentarios.
    1. No trackbacks yet.
    Disculpa, debes iniciar sesión para escribir un comentario.
    Seguir

    Recibe cada nueva publicación en tu buzón de correo electrónico.

    Únete a otros 67 seguidores