LAS FUERZAS Y SUS EFECTOS
Los contactos físicos existen a partir de que un contacto físico entre el cuerpo que ejerce la fuerza y el que la recibe, por tal motivo se les da el nombre de fuerza de contacto.
La fuerza
de tracción que la tierra ejerce sobre una manzana por ejemplo, los dos cuerpos
interaccionan sin que exista contacto entre ellos; este tipo de fuerza recibe
el nombre de fuerzas de acción a distancia
TERMINO FUERZA:
No todas las fuerzas producen un movimiento sobre los
cuerpos. Un cuerpo en movimiento si recibe una fuerza en sentido contrario al de su movimiento puede disminuir su velocidad e incluso
detenerla.
Un empujón o un tirón que puede causar un objeto con masa
para cambiar su velocidad (que incluye a comenzar a moverse de un estado de
reposo), es decir, acelerar, o que pueden hacer que un objeto flexible a
deformarse. Una fuerza tiene tanto magnitud y dirección, lo que es un vector de
cantidad.
El efecto que una
fuerza produce sobre un cuerpo depende de su magnitud así como de su punto de aplicación,
dirección y sentido, por lo tanto la fuerza es una magnitud vectorial.
Para medir la
intensidad de una fuerza se utiliza un aparato llamado dinamómetro, su
funcionamiento se basa en la ley de Hooke, la cual enuncia lo siguiente: dentro
de los límites de elasticidad las deformaciones que sufre un cuerpo son
directamente proporcionales a la fuerza
que reciben.
El dinamómetro,
consta de un resorte con un índice y una escala convenientemente graduad, la
deformación constituida por el resorte
al ponerle peso se trasformara.
RESÚLTATE Y EQUIVALENTE
Cuando
varias fuerzas actúan sobre un cuerpo es necesario calcular el efecto neto
producido por ellas. O sea la resultante del sistema de fuerzas. La cual tiene
la propiedad de producir el mismo efecto
que causan todas las fuerzas sobre el cuerpo. El cálculo de la
resultante se puede hacer a través de un procedimiento grafico o bien mediante
el cálculo matemático llamado método analítico.
La
equivalente de un sistema de fuerzas es
aquella fuerza que equivale al sistema, tiene la misma dirección y magnitud
que la resultante, pero con sentido contrario
CLASIFICACIÓN DE LAS FUERZAS:
En términos generales las fuerzas pueden clasificarse según su origen y
características en los siguientes cuatro grupos.
Fuerza gravitacional: Se produce debido
a las fuerzas mutuas de atracción, Esta ley establece que los cuerpos, por el
simple hecho de tener masa, experimentan una fuerza de atracción hacia otros cuerpos con
masa, denominada fuerza gravitatoria o fuerza gravitacional. Esta fuerza, explica entre otras muchas cosas, por qué orbitan los
planetas
Fuerzas electromagnéticas: son las fuerzas que mantienen unidas los átomos de cualquier sustancia además de su origen ya que es una interacción que ocurre entre las partículas con carga eléctrica. Desde un punto de vista macroscópico y fijado un observador, suele separarse en dos tipos de interacción, la interacción electrostática, que actúa sobre cuerpos cargados en reposo respecto al observador, y la interacción magnética, que actúa solamente sobre cargas en movimiento respecto al observador.
as partículas fundamentales interaccionan
electromagnéticamente mediante el intercambio entre partículas cargadas. La
electrodinámica cuántica proporciona la descripción cuántica de esta
interacción, que puede ser unificada con la interacción nuclear débil según el
modelo actual.
Fuerzas nucleares: son engendradas por medio de mesones en partículas tiene origen exclusivamente
en el interior de los núcleos atómicos. Existen dos fuerzas nucleares, la fuerza fuerte que actúa sobre los nucleones y
la fuerza débil que actúa
en el interior de los mismos.
Fuerzas débiles: se
caracterizan por provocar inestabilidad en determinados núcleos atómicos fueron
detectados en sustancias relativas naturales y posteriormente, son determinadas
en todas las reacciones de decaimiento reactivo. La magnitud de las fuerzas
débiles es 10 veces más fuertes que las fuerzas electromagnéticas.
NUEVAS TEORÍAS ACERCA DE LAS FUERZAS FUNDAMENTALES
DE LA NATURALEZA:
Las semejanzas entre las fuerzas
gravitacionales y las fuerzas eléctricas ha originado que los científicos
busquen un modelo simplificado que reduzca en número de fuerzas fundamentales
en la naturaleza es por ello que se considera lo siguiente, Albert Einstein paso los últimos años de su vida
investigando acerca de la teoría del
campo unificado, sin lograr resultados
los físicos predijeron que las
fuerzas electromagnéticas y débiles,
misma que se consideraban independientes
entre sí que eran manifestaciones de una
fuerza.
<saac Newton:
nació en Inglaterra en las primeras horas del 25 de diciembre de 1642 (4 de
enero de 1643, según el calendario gregoriano), en la pequeña aldea, en el
condado de Lincolnshire. Su padre, un pequeño terrateniente, acababa de
fallecer a comienzos de octubre, tras haber contraído matrimonio en abril del
mismo año.
Así como la
cinemática se encarga de la descripción del movimiento de los cuerpos, aunque
sin entrar en detalles de la causa que hace moverá estos, la dinámica estudia
precisamente porque se mueven los cuerpos, es decir, cuales son las causas que
crean la variación de su estado de movimiento.
Ley de la inercia
La ley de la inercia se podría enunciar como. Todo cuerpo permanece en su
estado actual de movimiento con Recuerda velocidad uniforme o de reposo a menos
que sobre el actué una fuerza externa neta o no equilibrada. Donde la fuerza
neta de la que hablamos antes seria la suma vectorial de todas las fuerzas que
puedan actuar separadamente sobre el cuerpo. Esta es la razón por la cual es
tan peligroso para los astronautas en el espacio separarse de la nave sin un
cordón que los una a ella, ya que si chocan con algo y salen impulsados, como
no actúa ninguna fuerza sobre ellos, seguirán desplazándose uniformemente y
separándose de la nave sin posibilidad de volver a ella a no ser que tengan un
pequeño impulsor.
Segunda ley de Newton Esta ley es la más
importante en cuanto nos permite establecer una relación numérica entre las
magnitudes fuerza y aceleración. Se podría enunciar como. La aceleración que
toma un cuerpo es proporcional a la fuerza neta Recuerda externa que se le
aplica. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, con lo que
numéricamente esta expresión se denota como, en componentes
. DINAMICÁ: donde
representa la resultante de todas las
fuerzas externas al cuerpo, es decir, la suma de dichas fuerzas., Esta
expresión nos relaciona de una forma univoca. Básicamente nos dice que el
resultado que producen una serie de fuerzas sobre un cuerpo es que dicho cuerpo
se acelere en la misma dirección y sentido que la suma de las fuerzas que le
son aplicadas y con una intensidad o modulo que será la misma que la resultante
de las fuerzas dividida entre la masa del cuerpo. Así pues un cuerpo experimenta
una aceleración mientras está siendo sometido a una fuerza resultante no nula.
Si dicha fuerza cesa el cuerpo adquiriría un movimiento rectilíneo uniforme o
se quedaría quieto, según el caso.
Tercera ley de
Newton La tercera ley de Newton expresa una interesante propiedad de las
fuerzas: Éstas siempre se van a presentar en parejas. Se puede enunciar como
Recuerda. Si un cuerpo A ejerce, por la causa que sea, una fuerza, este otro
cuerpo ejercerá sobre una fuerza igual
en módulo y dirección, pero de sentido contrario. Gracias a esta ley 1 se
pueden entender fenómenos como que, para saltar hacia arriba empujamos la
Tierra con todas nuestras fuerzas hacia abajo. Al hacer esto la Tierra también
ejerce esta misma fuerza con nosotros, pero con sentido contrario es decir,
hacia arriba y como la masa de la Tierra es enorme en comparación con la
nuestra, el resultado es que nosotros salimos despedidos hacia arriba pero la
Tierra no se mueve apreciablemente. Así también si empujamos una superficie
puntiaguda con mucha fuerza, podemos clavárnosla, porque dicha superficie también
estará empujando nuestro dedo con la misma fuerza que nosotros a ella, y como
la superficie de la aguja es muchísimo menor la presión que esta hace sobre nuestro
dedo es muy grande. Entonces, si a toda
fuerza que se ejerce se opone otra de sentido contrario no deberían anularse
las fuerzas y nada se podría mover. No, porque las fuerzas se ejercen en
cuerpos diferentes. Así en el ejemplo del salto, nosotros empujamos a la Tierra
y la Tierra a nosotros, pero estas fuerzas no se anulan porque, como es
evidente, nosotros y la Tierra somos cuerpos distintos.
GRAVITACIÓN UNIVERSAL
El hombre
ha observado desde tiempos muy remotos a los astros y el universo en general,
tratando de explicar el porqué de su origen, su constitución, sus movimientos y
su evolución. Debido a las limitaciones que tenían para hacer una
interpretación correcta del universo los
hombres de la antigüedad interpretaban lo que sus ojos veían por lo cual
consideraban a la tierra sin movimiento
y como el centro del universo.
Las leyes de Kepler describen el
movimiento de los planetas alrededor del Sol.
Kepler sabía de la existencia de 6 planetas: Tierra, Venus, Mercurio, Marte, Júpiter y Saturno.
Kepler sabía de la existencia de 6 planetas: Tierra, Venus, Mercurio, Marte, Júpiter y Saturno.
Todos ellos incluso
la Luna se mueven muy cercanamente al mismo plano sección. El sistema solar es plano
como una tortilla. La Tierra está sobre la tortilla también, de manera que
vemos al sistema completo de perfil la tortilla completa ocupa una línea (o tal
vez una banda pequeña) haciendo un corte en el cielo, conocido como la
eclíptica. Cada planeta, la Luna y el Sol también, se mueven a lo largo o
cercano a la eclíptica. Si observa un montón de estrellas brillantes unidas en
una línea alrededor del cielo y la línea tal vez contenga también a la Luna,
cuya órbita están también cercana o el lugar en el horizonte por donde el Sol
se acaba de ocultar es probable que esté viendo planetas.
PRIMERA
LEY DE KEPLER
Primero explique lo
que es una elipse: una de las formas de las secciones cónicas, obtenidas
mediante el cortar un cono con una superficie plana. Una linterna crea un cono
de luz: diríjala a una pared plana y obtiene una sección cónica. Dirija el haz
a la pared de forma perpendicular. La pared corta al cono de manera perpendicular
al eje y así obtiene un círculo de luz. Ponga el cono en ángulo relativo a la
pared: una elipse. Entre mayor sea el ángulo, más lejos se cierra la elipse.
Finalmente, si el eje del cono está paralelo a la pared, la curva nunca se
cierra: se obtiene una parábola. Las leyes de Kepler forman todas secciones
cónicas, y las parábolas son muy parecidas a las órbitas de los cometas no
periódicos, los cuales comienzan sus movimientos muy lejos. Incline aún más y
obtendrá hipérbolas no solo las trayectorias no se cierran, sino la direcciones
de ir y venir forman un ángulo definido.
Las elipses tienen
otras propiedades tienen dos puntos especiales foco, y si toma cualesquiera de
dos puntos sobre la elipse, la suma de las distancias desde los dos focos es
siempre la misma (para esa elipse, respecto a cómo una elipsoide la superficie
creada al torcer una elipse alrededor de su eje puede enfocar ondas de sonido.
Hay más, mucho más pero tan solo déjeme traer a colación dos puntos. Son buenos
puntos para participar en clase, porque unen el trabajo de Kepler de alrededor
de 1610 con los últimos descubrimientos científicos del siglo 21.
Probablemente todos
sepan que nuestro Sol es parte de una inmensa colección de estrellas en forma
de disco aproximadamente 100,000 millones de acuerdo al último conteo llamada
galaxia. Es un disco plano, una tortilla como el sistema solar y en este caso
también, vemos a esa tortilla de lado, de manera que también reduce nuestro
campo de visión a una pequeña tira. En esa tira vemos una banda de estrellas
débiles corriendo alrededor de la esfera celestial, la Vía Láctea. Se creyó por
mucho tiempo que había un inmenso agujero negro en el centro, pero ese centro
estaba oscurecido por nubes de polvo y por lo tanto no era fácil de observar.
Recientemente fueron construidos telescopios de alta resolución, sensibles a la
luz infrarroja, los cuales pueden ver a través del polvo, y han mostrado una
gran concentración de estrellas moviéndose rápidamente cerca del centro de la
galaxia, en órbitas que obedecen las leyes de Kepler. Este sitio de la red
muestra la elipse de una estrella orbitando al centro una vez cada 15.2 años, y
los cálculos deducen una masa de aproximadamente 3.7 millones de soles, más
menos 1.5 millones.
Solo para
astrónomos: la masa central ayuda a mantener la galaxia unida, pero hay algo
más que masa involucrada, porque la rotación de las partes más retiradas de las
galaxias no obedecen la tercera ley de Kepler. De hecho, sus partes principales
parecen rotar como discos sólidos, lo cual es difícil de explicar a menos que
asumamos que las galaxias contienen, además de estrellas brillantes, mucha
"materia oscura", que afecta la gravedad pero es invisible. por cierto, las mismas leyes también aplican
para los satélites artificiales que orbitan la Tierra). Pero imagine que
pudiera hacer gradualmente que la Tierra fuera cada vez más pesada, y al mismo
tiempo el Sol fuera cada vez más ligero. Al llegar al punto en donde la Tierra
y el Sol pesaran lo mismo ¿quién orbita a quién? Aproximadamente 50 años
después de Kepler, Isaac Newton explicó las leyes de Kepler.
SEGUNDA LEY DE
KEPLER
Una elipse es un óvalo alongado simétrico, con
dos focos localizados simétricamente hacia las orillas más agudas un foco
contiene al Sol, y el otro está vacío. Si acercamos los focos cada vez más, la
elipse se parece cada vez más a un círculo, y cuando se traslapan, finalmente
tenemos un círculo. La órbita de la Tierra, así como la mayoría de las órbitas
planetarias, se aproximan mucho a un círculo. Si le mostrara la órbita de la
Tierra sin el Sol en un foco, es probable que no pudiera distinguirla de un
círculo. Con el Sol incluido, sin embargo, podrá notar que está ligeramente
fuera de centro. La clave de la 2da. Ley de Kepler es que, aunque la órbita es
simétrica, el movimiento no lo es. Un planeta se acelera al acercarse al Sol,
obtiene su máxima velocidad al pasar en su máxima aproximación, y luego se
desacelera. La estrella S2 se acelera hasta un 2% de la velocidad de la luz al
acercarse al agujero negro que está en el centro de nuestra galaxia. Lo que
ocurre se entiende mejor en términos de energía. Conforme se retira el planeta
del Sol (o el satélite de la Tierra), este pierde energía al sobreponerse de la
atracción gravitacional, y se desacelera, como una piedra tirada hacia arriba.
Y al igual que la piedra, vuelve a ganar su energía (completamente no hay
resistencia al aire en el espacio) al regresar. Suponga que tiene un planeta
cuyas distancias más pequeña/grande desde el centro son (r1, r2) son llamados
perihelio y afelio si el centro es el Sol, o (perigeo, apogeo) si el centro es
la Tierra. (Las distancias siempre se miden desde. Entonces la velocidad V1 en
perihelio es la más rápida de la órbita. Es por lo tanto, la distancia cubierta
en un segundo en perihelio. La velocidad V2 en afelio es la más lenta de la
órbita. Es por lo tanto la distancia cubierta en un segundo en afelio. El área
barrida por el "radio vector. El área barrida por el radio vector durante
un segundo después del afelio es un triángulo rectángulo de base.
TERCERA LEY DE
KEPLER
Esta es una ley
matemática, y sus estudiantes necesitan calculadoras con raíces cuadradas,
también potencias a la 3/2 y 2/3 (y tal vez también raíces cúbicas o potencias
a la 1/3 que es lo mismo). Si dos planetas (o dos satélites de la Tierra
funciona igual) tienen períodos orbitales T1 y T1 de días o años, y distancias
medias desde el Sol (o ejes mayores) A1 y A2, entonces la fórmula expresando la
tercera ley. Los estudiantes preguntarán de inmediato podemos contar días para
obtener el período orbital T (aunque puede ser complicado, necesitamos restar
el movimiento de la Tierra alrededor del Sol) pero ¿Cómo conocemos las
distancia A? En realidad, no la conocemos, pero observamos que solo se
necesitan las proporciones de las distancias, y las unidades no afectan a las
proporciones. Por ejemplo, suponga que "Planeta 2" es la Tierra, y
todos los tiempos están en años. Entonces T2=1 (año) y podemos medir todas las
distancias en unidades astronómicas (UA), la distancia media Sol-Tierra, de
manera que A2 =1 (UA). La ley entonces aplica, para cualquier planeta.
ISAAC NEWTON Y LA LEY DE LA GRAVITACIÓN UNIVERSAL
gravitatoria Isaac
Newton en su libro filosofía, publicado en 1687, donde establece por primera vez
una relación cuantitativa (deducida empíricamente de la observación) de la
fuerza con que se atraen dos objetos con masa. Así, Newton dedujo que la fuerza
con que se atraen dos cuerpos de diferente masa únicamente depende del valor de
sus masas y del cuadrado de la distancia que los separa. Para grandes
distancias de separación entre cuerpos se observa que dicha fuerza actúa de
manera muy aproximada como si toda la masa de cada uno de los cuerpos estuviese
concentrada únicamente en su centro de gravedad, es decir, es como si dichos
objetos fuesen únicamente un punto, lo cual permite reducir enormemente la
complejidad de las interacciones entre cuerpos complejos. Así, con todo esto
resulta que la ley de la gravitación universal predice que la fuerza ejercida entre dos cuerpos de
masas y separados
una distancia es
proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado
de la distancia, es decir: Donde es el módulo de la fuerza ejercida entre ambos
cuerpos, y su dirección se encuentra en el eje que une ambos cuerpos. Es lse
circunscribe. Sin embargo, es la estrella más grande de este sistema y posee
características que lo hacen muy complejo e interesante.
LA LUNA SATÉLITE NATURAL DE LA TIERRA
La luna es el cuerpo celeste, mas
cercano a la tierra gira alrededor de
ella a una velocidad cuya magnitud es de 3664 km/h tarda 27 días con 7.716
horas en dar una vuelta alrededor de la tierra y es exactamente el mismo tiempo
que tarda en girar sobre su propio eje,
esto origina que veamos siempre un mismo lado de sus caras.
EL VIAJE DEL HOMBRE A LA
LUNA
Desde tiempos muy remotos l hombre, la astronáutica es la ciencia que se
encargó de llegar has la luna el 4 de octubre de 1957, los rusos fueron los primeros
en iniciar la era espacial mediante el lanzamiento del EspuK Nik 1.
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