y aquí estamos de nuevo buenas tardes volvemos en esta segunda sesión y antes de empezar pues quería comentaros pues dos cuestiones una de ellas la posibilidad que aquellas personas que estén interesados pues que tengan conocimientos de física un poco lejanos o quieran registrarlos y practicar y porque va a ser un curso evidentemente práctico sabéis que hay un curso cero de física que lo imparta un servidor y bueno pues vamos a ver de los contenidos por ejemplo de ingeniería pues vamos a tratar bastantes contenidos que os entra en este cuatrimestre yo diría que el 80% de los temas se van a tratar en el curso cero en este curso cero no todo todo pero 70 al 80% de los contenidos de la parte de física uno sí que nos vamos a trabajar y vamos a hacer cosas sencillas vamos a hacer muchas cosas prácticas y bueno lo que queráis la ventaja que tiene esto es que tiene un precio módico que esto se emite, se graba, os podéis conectar si queréis si podéis y si no la grabación pues va a estar disponible al cabo de 24 horas que la introduciré en el foro y la podréis ver tantas veces como queráis os pasaré problemas resueltos para que practiquéis y como siempre esto es lo que tenemos ¿y qué tiempo estarán grabadas? ¿eh? ¿qué tiempo estarán grabadas? todo el curso ah no, no, no, yo dejo todo a disponibilidad hasta que termine el curso el curso académico el curso académico acaba pues en septiembre ¿no? y ya está o sea que este verano por ejemplo se irá sí, sí, sí, sí ¿no? que sí, que sí, que sí, que sí, que no hay problema No tengo ningún problema. Y cualquier duda que tengáis sobre las mismas o tal cosa, tenéis aquí mi correo electrónico por si queréis preguntarme algo, etc. Y bueno, pues lo que queráis, ¿eh? Os lo pongo a vuestra disposición y puede ser interesante, ¿no? Bien, bueno, pues seguimos. Ahora, permitidme que antes de empezar con la dinámica, quería preparar un pequeño documento para enlazar al final de la otra clase, que fue un poco rápido, ¿no? Me dio la sensación de que iba un poco rápido y que he preparado este documento resumen un poco de lo que al final de la clase hablábamos del tiro parabólico, el tiro oblicuo. Fijaos que aquí tenemos el tiro parabólico, esto también lo vais a poder descargar de la grabación, lo tenéis aquí, así que no hace falta que copiéis nada, porque es un archivo que estará a vuestra disposición a partir de mañana, ¿no? Y fijaos, bueno, las ecuaciones del tiro parabólico, ¿qué pasa en el punto más alto? La ui sub i es cero, vamos a sacar el tiempo de subida, saber la fórmula de la altura máxima, que veis aquí. Yo lo único que quiero deciros, insistir, es que esta fórmula de la altura máxima, ¿cómo? La del alcance máximo, la tenemos aquí, ¿no? Como la fórmula del alcance máximo, que está aquí deducida, x máximo, solo son válidas estas fórmulas para tiros simétricos. Voy a insistir en esto. Voy a insistir en ello, porque después la gente piensa que todo es válido para cualquier situación de cualquier problema. Por eso no me gusta mucho enseñar fórmulas estas así, pero bueno, solo es válido para tiros simétricos. Darnos cuenta también que el alcance será máximo para ángulos de 45 grados. Ángulo de 45 grados, seno de 90 es 1 y por eso tenemos el alcance máximo, ¿eh? ¿Cómo determinar la velocidad de cualquier punto de la trayectoria? Pues en función del vector velocidad de las componentes x e y ¿De acuerdo? De manera que la velocidad ¿No? La velocidad sería el módulo de la velocidad raíz cuadrada de cada una de las componentes pero que después la dirección se destacaría como tangente, etc. Bueno, son cosas que ya trabajamos el otro día pero que este documento puede servir de refresco de consulta en algún momento determinado ¿Qué pasa si lanzamos un problema de tiro parabólico y no lo lanzo desde el suelo? Desde una altura determinada donde el ángulo puede ser positivo o negativo o lanzarlo hacia arriba o hacia abajo Pues las ecuaciones cambian. ¿En qué cambian? Esencialmente que hay una altura inicial ¿Y esto qué es lo que me cambia? No me cambiará el tiempo de vuelo El tiempo de alcanzar la altura máxima no cambia Es la misma expresión Pero la altura máxima va a cambiar porque va a tener que sumar esa y sub cero El alcance máximo también va a cambiar ¿No? Aquí lo tenemos. Sacaría y cero Según la ecuación de segundo grado se despejaría el tiempo y calcularíamos el alcance máximo Y siempre la dirección de la velocidad que a veces no me lo pueden pedir es calcular el ángulo que forma la velocidad con un eje de coordenadas Y aquí fue lo último que hicimos Que era la trayectoria de un tiro parabólico ¿No? Sobre un plano inclinado Y queríamos ver en qué punto del plano inclinado coincidía Pues tenemos otra vez las ecuaciones de tiro parabólico Donde aquí la altura inicial es cero con el brazo desde el suelo Hay dos ángulos El ángulo del plano inclinado y el ángulo del lanzamiento Pero claro, cuando incida tiene que cumplirse que tiene que incidir sobre el plano inclinado La coordenada Ix tiene que cumplir que la tangente de alfa sea I partido por X ¿No? Este es el punto de coordenadas ¿No? X y. ¿Vale? Bueno, entonces, es hacer un sistema, ¿no? Nosotros lo que hacemos aquí para determinar el tiempo de vuelo, pues es poner, pues bueno, voy a poner la Y en función de X, aquí abajo, ¿no? ¿No? Y la X, la expresión que tenemos, V sub 0 T coseno de alfa, ¿vale? Y a partir de aquí, operando, podemos despejar un tiempo de vuelo. Puede ser, este ya después depende cómo lo arreglemos. Y si queremos determinar el punto del plano inclinado, ¿no? El punto del plano inclinado, pues nos tenemos que dar cuenta que el coseno de alfa es X partido por R, ¿no? Entonces, R, que es el punto del plano inclinado, sería X partido por coseno. Bueno, pues, esto es lo que tenéis. Simplemente, simplemente era daros este breve documento que sirve un poco de resumen de lo que hicimos el otro día. ¿De acuerdo? Venga, vamos ahora, antes de meternos a hacer ejercicios de dinámica, a recordar un poco las leyes del movimiento de Newton, ¿vale? Estamos en el tema 4 y tema 5. Primera ley de Newton. Vamos rápidamente, porque esto es bueno que lo leáis en el libro. Yo insisto que el libro es muy didáctico y su lectura es muy interesante. Tiene ejemplos muy interesantes. Os ayuda a comprender, ¿eh? Y es que no tenéis que despejar la lectura del libro, que es de fácil lectura y con muchos ejemplos resueltos. Y el equipo docente pone preguntas de teoría relacionadas con el libro. Y los problemas también están relacionados. Entonces, ese libro, ya sea porque lo tengáis en papel o porque tenéis, ya habéis visto el enlace, ¿no? En el cual podéis acceder online, ¿no? Pues os recomiendo encarecidamente que lo utilicéis. Aquí he extraído una serie de partes del mismo. Primera ley de Newton, el resultante de las fuerzas esnudas, el cuerpo está en reposo o movimiento retilíneo uniforme. La segunda ley de Newton, ya sabemos que el resultado de las fuerzas externas que actúan sobre una partícula es igual a la masa por la aceleración. Podemos saberlo de diferentes formas, esta expresión, este sumatorio de fuerzas siempre hay que tener en cuenta los ejes de coordenadas que tengamos. Lo veremos con algún ejemplo. Ya sabéis que la fuerza se expresa en newtons. Entonces, si estamos con tres dimensiones, hablaríamos de las fuerzas. La componente X, Y y Z. Normalmente estaremos en una dimensión o dos dimensiones. Y muy importante, porque genera confusión, es la tercera ley de Newton, fuerzas de acción y de reacción. Cuando un cuerpo ejerce una fuerza de acción sobre otro, el segundo ejerce sobre el primero una fuerza de reacción de igual módulo de dirección pero de sentido contrario. Haberemos ahora algún ejemplo numérico. Mucha gente confunde las fuerzas de acción y reacción, de hecho algunas veces nos lo pueden preguntar en las pruebas de evaluación continua, algunas cuestiones de este tipo. Las fuerzas de acción y de reacción se anulan dos a dos, probablemente en el sistema de cuerpos, pero no hay que confundir con otras fuerzas que puede haber en sentido contrario. Veremos ejemplos. De aplicaciones de la ley de Newton. Pues aquí hay cosas que son muy importantes. Vamos a ver. Ahora, por ejemplo, no sé si lo veis bien, aquí tenemos un carrito y una cubeta, ¿no? Un plano inclinado. ¿Se ve esto o no? Pequeño, ¿no? ¿Se ve esto? Bueno, pero lo que quiero que veáis, ¿cómo dibujamos las fuerzas de cada uno de estos cuerpos? Si tenemos algo que está verticalmente, si queréis lo vuelvo a dibujar aquí, más grandecito, ¿vale? Aquí tenemos este cuerpo, ¿no? Aquí tenemos el peso y aquí tendríamos la tensión. Y nada más. Bueno, aquí tenéis el dibujo. Dibujamos el cuerpo de manera puntual. Esto es el diagrama del cuerpo libre. Es decir, fijaos que esto lo utiliza mucho el libro en el desarrollo de los ejercicios y en la resolución y en todos los ejemplos. Dibujamos el cuerpo como algo puntual. El peso, él lo suele llamar W, bueno, la tensión para arriba, peso para abajo. Y nada más. No hay nada más que dibujar. No hay nada más que dibujar. Este cuerpo no está apoyado sobre una superficie. Si no está apoyado sobre una superficie, no hay ninguna fuerza de reacción que ejerza la superficie de contacto sobre el cuerpo. Está claro. Ahora bien, ¿qué pasa con el carro? El carro está apoyado en una superficie. ¿Cuáles son las fuerzas que tenemos en el carro? Que actúan sobre el carro, está actuando el peso, ¿no? La tierra atrae al carro y tenemos el peso. ¿Lo vemos? Voy a coger otro color. Aquí. El peso, ¿vale? Aquí está el peso. Ahora bien, la tensión, la tensión de la cuerda. ¿Veis que aquí hay una cuerda que está unida al carro? Entonces, tenemos que dibujar esa tensión, ¿vale? Voy a pintar más grande, bueno, aquí. Y después, como está apoyado, la superficie del plano inquinado ejerce una fuerza de reacción sobre el cuerpo. Yo no dibujo la fuerza de reacción que ejerce el carro sobre el plano inquinado, porque a mí ahora no me interesa. No, no me interesan las fuerzas sobre el plano inquinado, me interesan sobre el carro. Entonces, como el plano está inquinado, la fuerza de reacción siempre es perpendicular a la superficie. Y esto no es una superficie horizontal, es una superficie inquinada. Y esto es la normal. La normal es perpendicular al plano. ¿De acuerdo? Esto es importante. Entonces, estas serían las tres fuerzas que están actuando sobre el carro. El peso, la tensión y la normal. Tres fuerzas. Antes solo era el peso y la tensión. Si yo hubiera tenido aquí una superficie, aquí estoy apoyado y aquí tengo un cuerpo, ¿vale? El peso. Y aquí la normal. Es decir, si yo tengo el cuerpo apoyado, en vez de tensión, ¿qué tendría? Tendría la normal. ¿Vale? Sería normal y pesos serían las dos fuerzas que actuarían. Pero ahora volvamos al carro, al plano inquinado. Siempre nosotros, y esto lo vais a encontrar siempre en la solución del problema, en los ejemplos del libro, ¿no? Siempre vamos a descomponer el peso en dos componentes perpendiculares entre sí. Una paralela al plano inquinado y otra perpendicular al plano inquinado. Es como si tuviéramos unos ejes de coordenadas X e Y. Un eje por aquí y un eje por aquí, ¿no? ¿Vale? Eje X y eje Y. De manera que veis, en muchos dibujos, veis esta especie de S que había aquí dibujada, ¿no? ¿Os habéis fijado? Estaba aquí, esta S. Lo que te está diciendo el libro, lo que te está diciendo el autor es decir, mira, yo te voy a sustituir este peso por sus componentes. Componentes X e Y. Este sería la componente Y, P sub I, y esto sería P sub X. Y siempre se va a cumplir que si este es el ángulo, que P sub I sería P por el coseno, y P sub X, P por el seno. Si este es el ángulo. Si no hacemos senos y cosenos, nos acordamos, ¿no? ¿Vale? Esto es importante, porque si mantuviéramos este peso, estaríamos contando la misma fuerza dos veces. ¿No? No sé si os acordáis. Venga. Voy a hacer seno de 15 una vez. Seno de 15 sería cateto opuesto px partido por p. Luego px sería p seno de 15. Y el coseno de 15 sería cateto contiguo pi partido por p. Luego pi sería p coseno de 15. ¿De acuerdo? Bueno, estas son ideas básicas y fundamentales que tenemos que ir asumiendo. Saber dibujar el diagrama de cada cuerpo, saber dibujar correctamente las fuerzas. Es lo primero que tenemos que aprender para hacer un problema de dinámica. Si no somos capaces de dibujar correctamente las fuerzas que actúan sobre cada cuerpo, no resolveremos el ejemplo. No se trata de aplicar una fórmula de fuerzas para arriba y para abajo. No, no, no. Hay que dibujar bien, descomponer. Si procede. Y después aplicaremos la segunda ley de Newton a cada cuerpo y veremos qué es lo que hay que hacer. Bueno, aquí tenéis esto. Lo que es correcto y lo que es incorrecto. Aquí, esto es por ejemplo el diagrama... Bueno, esto es un trineo que baja por una colina. Bueno, es un par de inquinados, no es nada más. Es decir, lo que nos está representando aquí es esto. Un cuerpo que cae por un par de inquinados, ¿no? Bueno, podría dibujar aquí el par... Haberlo dibujado ahí directamente. ¿No? A ver. ¿Vale? Ahí está. Esto sería la descomposición correcta de las fuerzas, ¿no? ¿Vale? La normal perpendicular, etcétera. Y hay otra cosa que es muy importante. Mucha gente conjunte la aceleración o masa por aceleración como por una fuerza. Y eso no es una fuerza. Veréis cómo en la descripción de este ejercicio, y yo os aconsejo cuando hagáis esquemas y dibujos de los problemas, que no dibujéis la aceleración sobre el cuerpo como si fuese una fuerza. No. La aceleración la dibujaremos aparte para identificar cuál es la aceleración de nuestro sistema. Cuál es el movimiento hacia dónde va. ¿Veis cómo aquí está dibujado aparte? Uy, perdona. El vector de aceleración adyacente al cuerpo, pero en realidad sin tocarlo. Lo que no debemos hacer nunca es esto, dibujar el producto M por A aquí. ¿Como si eso fuese una fuerza? No, no, no, no. Una cosa es aplicarla según el Newton, ¿no? Otra cuestión es decir, no, mire, M por A no es una fuerza. Eso lo hay que tener muy claro. Y no pensemos en fuerzas de inercia ni cosas de esas. No, no, no, no. La aceleración la indicaremos con un vector, porque es una magnitud vectorial, indicando pues hacia dónde se va. Eso nos va a dar una idea también de cómo vamos a tomar las fuerzas que sean positivas o negativas. Porque las fuerzas que tengan mismo sentido a la aceleración las tomaremos positivas. Las que tengan sentido contrario, negativas. Y si son fuerzas perpendiculares a la aceleración no estarán sujetas a la aceleración. No las vamos a poner en ninguna aceleración. Claro. Aquí, a sub X, claro, la normal es perpendicular. No está sujeta esta aceleración a sub X, la normal. Bueno, aquí más ejemplos. Como veis, hoy es bastante más práctico esto, ¿no? Aquí tenemos este tipo de un carrito, una mesa horizontal, ¿no? Un cuerpo que está colgando y un raíz. ¿Cuáles son las fuerzas que actúan sobre cada cuerpo? Vamos a fijarnos si entendemos este dibujo. La pesa que está a la derecha, M2. ¿Qué fuerza es actual? El peso, M2G, y la tensión que va hacia arriba. ¿No? Y la tensión que va hacia arriba. ¿Vale? M2G y la tensión que va hacia arriba. ¿Y el de la izquierda? Bueno, el de la izquierda, aparte, ¿qué tenemos? La tensión, ¿hacia dónde va? Hacia la derecha, ¿no? ¿No? Porque, fijaos, estas son las tensiones. Las tensiones son fuerzas que siempre se dibujan del cuerpo hacia la cuerda. No os equivoquéis. Del cuerpo siempre hacia la cuerda. ¿Eh? No os equivoquéis. Muchas veces la gente piensa que la tensión depende del movimiento. No, no, no. Me da igual cómo se mueva este objeto. Bueno, este objeto si se mueve, evidentemente se moverá hacia abajo, de izquierda a derecha, en ese sentido, porque no hay ninguna fuerza que tire al carrito hacia la izquierda. Si se mueve, ¿eh? Pero no estamos en esta hora. Pero, ojo, es que el cuerpo 1 está apoyado sobre una superficie. Además del peso, tengo que poner la normal, que es la fuerza de reacción que ejerce la superficie de contacto sobre el cuerpo. La fuerza que ejerce la superficie de contacto sobre el cuerpo. ¿Vale? Entonces esta normal va dirigida hacia arriba. ¿Vale? Bueno. Aquí sí que es... Vuelve a ser perpendicular a la superficie y es vertical, a diferencia de lo que ocurría con un plano inclinado, que también era perpendicular a la superficie, pero como el plano estaba inclinado, ¿eh? No era vertical. ¿Vale? Importante que hablemos, que sepamos que hay dos tipos de fuerza de fricción. La... Ojo, que coincidente de rozamiento. Cinética y estática. Dinámica y estática. ¿Vale? En esta tabla que os he traído del libro, todo esto es traído de vuestro libro. Lo que pasa es que a lo mejor no es de la... bueno, está ahí, seguro. O sea que ya sabéis que hay distintas ediciones y a veces cojo cosas de unas y otras de otras. Pero en una camisa el color, ¿eh? Así que tampoco va a haber mucha diferencia. Entonces, mirad, en este caso, quiero que sepáis que siempre, siempre, siempre, el coeficiente de rozamiento estático, el coeficiente de rozamiento estático, que es el que tiene el cuerpo antes de moverse, siempre es mayor o igual que el dinámico o cinético. ¿Por qué? Pues que eso lo tenéis en el libro, está muy bien explicado. Esas fuerzas electrostáticas que se producen entre las moléculas de dos superficies en contacto, ¿no? Que cuando tienen que empezar a deslizarse tienen que romperse los enlaces. ¿No? Y entonces se requiere como una mayor fuerza, ¿no?, para poder desplazar el cuerpo. Pero una vez que está en movimiento ya es menor. Bueno, esto lo he explicado muy rápido, pero si lo leéis en el libro también es una curiosidad que está ahí. Pero hay otras cosas muy importantes conceptualmente. Porque, claro, hay gente que piensa, y esto a veces pasa, que dice, bueno, un cuerpo está en movimiento, ¿qué fuerza de rozamiento tiene? La fuerza de rozamiento, no os lo he dicho, la fuerza de rozamiento es una fuerza que es proporcional a la normal. ¿Qué es la normal? La fuerza de reacción que ejerce la superficie de contacto sobre el cuerpo. Y mu es el coeficiente de rozamiento. Un coeficiente de rozamiento que es adimensional. Adimensional. Entonces, cuando está en movimiento, ¿qué coeficiente tendremos? Pues el coeficiente dinámico o cinético. ¿Vale? Es este de aquí. ¿No? Este es cuando está en movimiento. Y cuando no está en movimiento... Ah, es que, claro, esto sería el dinámico o cinético, ¿no? Y el estático. Sería mu estático por anormal. Pero cuidado. Cuando un cuerpo está en reposo, ahora nosotros estamos en reposo, ¿cuál es mi fuerza de rozamiento? Si no hay nada... Es cero. ¿No? Estamos aquí. ¿De acuerdo? Yo tengo un cuerpo. Esto está aquí. ¿No? Dice, mi fuerza de rozamiento es cero. ¿Y por qué no se mueve? Bueno, porque no hay ninguna fuerza. Si yo empiezo a estirarlo... Si yo empiezo a estirar este cuerpo, tengo que ir ejerciendo una fuerza. La fuerza de rozamiento va incrementándose linealmente. Fijaos la recta. Va aumentando linealmente a medida que yo voy aumentando la fuerza. Hasta que mi fuerza de rozamiento estática alcanza un valor máximo. Si supero esa fuerza, el cuerpo empezará a moverse. ¿Vale? Cuando ya empieza a moverse, baja el rozamiento. Fijaos esta bajada. Y ya empezará a moverse. Pero lo que no podéis pensar es que un cuerpo que está apoyado en un plano inquinado de entrada, ¿vale? O en un plano horizontal y está en reposo, decir... Oiga, a mí me da el coeficiente de rozamiento estático. Su fuerza de rozamiento es muy estático con la normal. No, señor. Esa es la máxima fuerza de rozamiento estática. que puede tener un cuerpo, la máxima, es que si no no nos fijamos en esto conceptualmente y digamos, anda pues si esta fuerza de rozamiento es mayor que la fuerza que la componente del peso que tira hacia abajo el cuerpo subirá, solo, no puede ser bueno, lo digo porque ahora sobre el problema si el año pasado justamente caía un problema, después lo veremos bueno, de un cantor, veremos cositas de estas para que conceptualmente, por ejemplo es que no podemos pasar la teoría o una lectura superficial hay que profundizar y entenderlo y la lectura del libro un par de veces intentar desgranarlo, entenderlo, es importante bueno, aquí tenemos que pasa cuando tenemos resistencia a un fluido la resistencia de un fluido, cuando nosotros nos podemos mover un fluido, la resistencia con el aire a pequeñas velocidades o velocidades no muy grandes la fuerza es proporcional a la velocidad vale, y hay una velocidad límite o velocidad, o rapidez terminal que se llama claro, pues son casos reales y hablamos de una velocidad límite no hay ningún ejemplo, que tengamos este caso del equipo docente que nos haya puesto para revisar pero bueno, podemos verlo hombre, es que aquí que es lo que pasa si tenemos un cuerpo, ¿no? y por ejemplo está en caída libre que tendríamos el, perdón que tendríamos el peso Y la fuerza de resistencia. Entonces, el peso Mg menos K por V es igual a M por A. Sería si aplicásemos la segunda ley de Newton. Claro, pero ojo, la velocidad va a ir aumentando. Pues llegará un momento en que esta resta no puede ser negativa. Porque si fuese negativa, volvería a pasar un contrasentido. El cuerpo subiría solo. Porque tira hacia arriba. Es decir, habrá una velocidad límite para la cual esto es cero. Se igualará y de aquí sacamos esta velocidad terminal. Por eso en las caídas libres siempre hay una velocidad límite. Porque si no, eso no tiene sentido. Bueno, aquí tenemos... Esta es otra ecuación cuando el caso de fluido es de alta rápida. No voy a entrar más en detalles. Y dinámica del movimiento circular. Vamos a hablar un poco de dinámica del movimiento circular. Que esto fue una pregunta del examen del año pasado. Uno de los temas que pidieron fue dinámica del movimiento circular. Y después preguntaron un par de cositas de la dinámica del movimiento circular. Entonces, bueno, ya lo vimos el año pasado igual, pero bueno. Yo sería que hubiera... No he subido las preguntas, pero eso lo podéis ver. Bueno, ¿qué es lo que caracteriza un movimiento circular? Bueno, es que un movimiento circular se caracteriza porque actúa una aceleración. Está actuando una aceleración que es perpendicular a la velocidad. ¿Vale? Está actuando una aceleración que es perpendicular a la velocidad. ¿De acuerdo? Una aceleración que es perpendicular a la velocidad. ¿Qué vale esa aceleración? Pues v cuadrado partido por r es la aceleración radial. Evidentemente que esta aceleración radial nosotros la podemos dejar en función de una magnitud angular. La velocidad lineal se puede expresar como la velocidad angular por el radio. De manera que esta aceleración radial, se dice radial porque va dirigida siempre hacia el radio, se puede expresar como omega cuadrado por r cuadrado partido por r. O lo que es lo mismo, omega cuadrado por r. Eso sería la aceleración radial. Y lo que hace aquí es sustituir omega, que es la velocidad angular, por 2pi partido por el periodo. Lo sustituimos por esta. Y con esta expresión, 2pi partido por el periodo, tendremos 4pi cuadrado t cuadrado r. Que es la expresión que tenéis aquí arriba. ¿De acuerdo? ¿No? Tenemos la expresión... Bueno, no sé si ya digo tantas cosas. Vamos a seguir. Aquí tenéis esta representación del movimiento circular. Este sería un movimiento circular uniforme. ¿Vale? ¿Qué quiere decir un movimiento circular uniforme? Que la aceleridad es constante. ¿Qué es la aceleridad? El módulo de la velocidad. Un movimiento circular uniforme. Tiene una celeridad constante. Estoy hablando del módulo de velocidad. Entonces, esta velocidad, como veis, es tangente a la trayectoria, como toda velocidad. ¿Veis cómo está dibujado? ¿Cómo se dice? Dice, la aceleración que va dirigida hacia el centro de la curvatura, la aceleración, ¿sí? Y aquí está, este cayó en septiembre, sí. Dinámica del movimiento circular. Bueno, y nos hacía una serie de preguntas en el examen este. Bueno, y fijaos, nosotros lo que tendremos que aplicar es la segunda ley de Newton. Fijaos, ¿veis esta flecha roja? ¿No? Es la fuerza, bueno, vamos a ver qué fuerza hace. Hace que este sistema pueda dar vueltas, porque no va a dar vueltas porque sí. Esto puede dar vueltas porque hay una cuerda que esté unida a este cuerpo y la haga girar. O porque está en una superficie y hay un rozamiento. Es decir, ahí vamos a aplicar un sumatorio de fuerzas. Que va dirigido, ¿no? En el mismo sentido que la A. Vale. Pero que eso va a depender de la causa del movimiento circular. Que puede ser debido a una cuerda. Podrá ser debido a muchas cuestiones. ¿Vale? Bueno, eso creo que conceptualmente quede claro. Porque eso os va a ayudar mucho después a hablar de hacer problemas. Aquí tenéis un ejemplo de una situación, ¿no? De diagrama libre, bueno, de un cuerpo y un cono. Entonces tenemos un problema parecido. ¿Cómo son las fuerzas que actúan aquí? En este cono. Esto es una bola, una cuerda que está describiendo un cono. ¿Por qué describe un cono esta bola? Porque se ha unido a una cuerda, porque sólo no va a describir aquí nada, está claro, ¿no? Entonces, ¿qué fuerzas tenemos? El peso hacia abajo, ¿no? Y la tensión. Estas son las dos fuerzas que tenemos. Aquí le llama F. ¿Hay más fuerzas de entrada? No. ¿Hay aceleración? Sí. ¿Dónde? Hacia el centro. Hay que dibujarla así, pero no sobre el cuerpo, aparte. ¿Correcto? ¿Y qué tenemos que hacer nosotros para poder resolver este sistema? Descomponer esta fuerza F en dos componentes perpendiculares entre sí. Una sobre el eje X, F seno de beta, ¿no? Porque este ángulo sigue siendo beta y F coseno de beta, ¿no? Y entonces, a partir de aquí, ya aplicaré la segunda ley de Newton para resolver el problema. Dependerá de lo que me pidan, ¿eh? Dependerá de lo que me pidan. A ver, un cuerpo que toma una curva. Un vehículo toma una curva. ¿Qué fuerzas actúan? El peso hacia abajo, la normal hacia arriba. Y tiene que haber una fuerza hacia el centro, hacia ese centro, para que pueda tomar la curva. ¿Y cuál es esa fuerza aquí? No es ninguna tensión, porque este coche no tiene ninguna cuerda que le haga girar. ¿Cuál es la fuerza que le hace girar, que le permite que esto gire y no se vaya en línea recta? No sabemos. La fuerza de rozamiento. Si no hubiera rozamiento, vamos con el coche y tomamos una curva, nos la pegamos en línea recta. Nosotros podemos tomar la curva con el coche, una curva, porque tenemos un rozamiento lateral. Si no, saldríamos disparados en línea recta. Tomaréis una curva muy cerrada, muy rápido, el rozamiento no será lo suficiente y ¡hala! Ya hemos liado. Entonces habría aquí, esta fuerza aquí sería la fuerza de rozamiento. Que sin ella nunca daría la curva. Esto hay que tenerlo claro. Nosotros no podemos tomar una curva en una carretera si no hay una fuerza de rozamiento. Seguiremos en línea recta. Una curva realtada. Aquí puede ser que no tengamos rozamiento. Podría ser. Entonces, ¿cuál es la componente de la fuerza que puede hacer? Claro, acordaros los velódromos, ¿no? Habéis visto estos velódromos de ciclistas con una gran pendiente, estos componentes que hay. Ahí la fricción es muy baja, ¿no? Que tienen las bicicletas con los, ¿no? Entonces, bueno, también estaba esta persecución, ¿no? De moto, bici, no sé si ya... Eso es antiguo, lo conocemos, ¿no? Sí. No tenemos edad para conocerlo perfectamente. Entonces, sin rozamiento podemos tomar la curva aquí, sí. Porque fijaos, la normal es perpendicular a la superficie de contacto y esta normal tiene una componente al eje X en la misma dirección que la aceleración radial. Y esta normal sobre el eje X es la que me permite que esto pueda girar. Que pueda rotar. Y no salir. ¿Me entendéis? Esta componente de la normal sobre el eje x, ¿no? Es la que nosotros, si nosotros podremos aplicar f igual a m por a y n seno de beta será m por la aceleración radial. Y a partir de aquí, pues, dependerá de datos, de cosas, ¿no? Que nosotros podremos calcular y poder plantearnos, pues, yo qué sé, la velocidad máxima, etcétera, etcétera. Esto es factible sin rozamiento. Con rozamiento, pues, mejor, claro, ¿no? Bueno, aquí también hay unos ejemplos muy interesantes. Pero antes de pasar a esto, voy a... Mirad, hubo una pregunta que venía del examen, decía, una partícula en movimiento circular... Esto lo puedo subir, o sea, los exámenes están ahí disponibles. Pero como está grabado, dice, una partícula en movimiento circular uniforme sufre siempre la acción de una fuerza neta. Estamos de acuerdo, ¿no? Siempre hay una fuerza neta que tira hacia el centro. ¿Por qué no cambia el módulo de velocidad de la partícula? Justifique su respuesta. ¿Por qué si resulta que una partícula que tenga un movimiento circular uniforme siempre está sujeta a una fuerza neta que va dirigida hacia el centro? ¿Por qué no cambia el módulo de velocidad? El módulo de velocidad no cambia porque la fuerza neta es perpendicular a la velocidad. Para que la fuerza neta, para que una fuerza produzca un cambio del módulo de la velocidad, esa fuerza tendrá que tener alguna componente en la misma dirección que la velocidad. ¿No hemos visto ya antes, aquí mismo, que la fuerza neta, F, va dirigida hacia el centro y la velocidad está en gente, en verde? Esta fuerza... No puede modificar nunca el módulo de la velocidad. Lo único que hace esta fuerza, y eso es muy importante, es modificar la dirección de la velocidad. Pero nunca su módulo. Y por eso la partícula describe este movimiento circular. Una fuerza que actúa perpendicularmente sobre una partícula, sobre una velocidad, sobre una dirección determinada, lo único que puede hacer es cambiar la dirección de la partícula, pero nunca modificar su módulo. Para que una fuerza modifique el módulo de la velocidad, tiene que estar en la misma dirección o tener alguna componente en esa velocidad. ¿Lo entendemos? Bueno, habría que redactarlo, ¿no? Ya lo redactaremos. Bueno, que quede claro. Lo digo por la pregunta. Después hace otra pregunta muy interesante. Vamos a analizar esta otra pregunta, que también está en el libro esto. Dice, un atleta lanzador hace girar en un círculo horizontal un martillo sujetado por su asa y lo suelta justo cuando la cuerda apunta y la dirección en la que se encuentra uno de los jueces de competición. Hace esto, ¿no? Ras, ras. Y lo suelta justo cuando esto dice que apunta a un juez. Y le pregunta a ver si le va a dar al juez. Bueno, esto está hecho con la intención de que nos dé un buen resultado. Demos cuenta, esto está por aquí explicado, ¿no? Sí, por aquí está. Mirad, ¿qué sucede si la fuerza radial sobre adentro repentinamente deja de actuar sobre un cuerpo en un movimiento circular? Es decir, es lo que pasa aquí con el ejemplo del martillo. Es esto lo que nos está pidiendo, ¿eh? Es decir, ¿qué pasa si se rompiese o lo soltamos? Está claro. No actúa en ninguna fuerza. sobre esa partícula y ésta seguirá un movimiento rectilíneo uniforme. La primera ley de Newton, si no actúa ninguna fuerza sobre esa partícula, ¿veis el movimiento que tiene la partícula? Seguiría un MRU, sin el rozamiento ni nada. Si nuestro juez, que estaba aquí, en la misma dirección, me da igual que esté aquí porque va a seguir en una dirección perpendicular. ¿Vale? Nunca le daría, evidentemente, porque cuando lo suelta o se rompe, seguiría ese movimiento rectilíneo uniforme estangente de la velocidad. ¿Seguís, no? Bueno, esto también habría que verlo. Y me queda por comentar, antes de empezar los problemas, que está quedando poco tiempo, pero hay que seguir. Aquí, en este, este es un ejercicio que me piden, yo creo que es interesante que lo veamos, que me piden cuál es la fuerza de reacción que ejerce la superficie de contacto sobre el vehículo. Lo miramos, vamos a verlo cómo es. Vamos a dibujar las, cómo son las, voy a dibujar un poco las, el diagrama sobre este, sobre este vehículo. La velocidad está en verde, ¿no? Dibujo el peso, nos parece bien, nos parece bien que el peso va hacia abajo, siempre, ¿no? ¿Estáis de acuerdo? Sí, ¿no? El peso y el peso. Ahora bien, ¿cuál es la fuerza de reacción? La fuerza de reacción, la fuerza de reacción que ejerce la superficie de contacto sobre el vehículo, Sería esto, ¿vale? N, N. ¿Y la aceleración? La aceleración no la pintaremos sobre el vehículo, esa parte, ¿eh? Tenemos otro color, ojo, ya no sabemos qué color coge. Esto sería la aceleración. ¿Estáis de acuerdo que va hacia abajo? Aquí hacia abajo, ¿vale? Esto sería la aceleración radial, ¿eh? ¿Eh? Aplicamos la segunda ley de Newton abajo y arriba y calculemos la normal. Venga, vamos abajo del todo. Fuerzas en el mismo sentido que la aceleración, N. En sentido contrario, P igual a M por la aceleración radial. Luego la normal sería el peso más MV cuadrado partido por R. Esa sería la fuerza de reacción abajo, en A. ¿Y en B? Pues las dos fuerzas. Las dos fuerzas van hacia abajo, y en el mismo sentido que la aceleración. N más P igual a M por la aceleración radial. Luego N sería igual a MV cuadrado partido por R menos MG. ¿Vale? Hemos hecho el ejemplo, ¿sí? Bien. Bueno, tenemos aquí ahora... Los problemas. Vamos allá. Aquí tenemos un conjunto de problemas que esta vez he cogido, pues muchos son del módulo, otros no, alguno adicional. Vamos a ir viendo un poquito porque los ya he trabajado, los lo he preparado para que podamos avanzar. Así este documento nos quedan unos 15 minutitos, 15-20 minutitos. Vamos a ver si podemos ver lo máximo posible. Tener algunos que ofrecen más dificultad, aunque también me falta ver algo, pero mañana, el próximo día también trabajaremos dinámica y a choques también, que es el primer módulo, hasta ahí llega el primer módulo. Tendremos que hacer alguna cosita más. Vamos a ver lo que nos da tiempo. Mirad este ejercicio, dice, un patinador se desliza con nuestra velocidad sobre el hielo. Y dice que se detiene en ese tiempo. ¿Cuál es la fuerza de rozamiento? Pues mirad, tan sencillo como aplicar fórmulas de cinemática para calcular la aceleración de frenado, después aplicar la segunda ley de Newton y la fuerza de rozamiento, pues aplicando sale este valor. No es más que cinemática para sacar la aceleración y la segunda ley de Newton. ¿Qué fuerzas hay a favor? Ninguna. En contra, FR, igual a M por A. Un problema sencillo, ¿no? Para empezar, este es interesante, aplicamos una fuerza de 250 newton sobre este bloque A y queremos saber la fuerza de interacción entre A y B. Vamos a dibujar las fuerzas, que esto es muy importante, saber dibujar bien las fuerzas. ¿Estáis de acuerdo conmigo que sobre A? Bueno, si queréis vamos a ver las fuerzas primero sobre B. Si yo aplico una fuerza sobre A, al estar A en contacto con B le va a transmitir una fuerza y esa fuerza que le transmite la llamamos FAB. ¿Vale? FAB. Entonces, sobre el cuerpo B, ¿qué fuerzas tenemos? El peso hacia abajo, la normal hacia arriba y FAB, que es la fuerza de acción, la fuerza de acción, ¿no? La fuerza de acción que ejerce A sobre B. FAB. ¿Vale? FAB. ¿De acuerdo? Y sobre el cuerpo A, bueno, sobre el cuerpo A tenemos F, los 250 N, el peso y la normal, pero, ojo, por la tercera ley de Newton, esto es muy importante porque estos son fuerzas de acción y de reacción, si el cuerpo A ejerce sobre el B una fuerza de acción, le llamo FAB, por la tercera ley de Newton, el cuerpo B ejercerá sobre el cuerpo A una fuerza de reacción. De igual módulo y dirección, pero de sentido contrario, que llamaré FBA, fuerza que ejerce B sobre A. Y es esta fuerza que va hacia la izquierda, aquí abajo. De manera que hay que saber que estas dos fuerzas tienen misma dirección y sentido contrario. No se anulan porque están aplicadas a cuerpos distintos, pues sus módulos son los mismos. Lo que pasa es que si aplicamos la segunda ley de Newton a cada uno de los cuerpos, si aplicamos la segunda ley de Newton a cada uno de los cuerpos, ¿vale? Se me van a anular porque se van dos a dos, son fuerzas que tienen el mismo módulo y sentido contrario, y puedo calcular directamente la generación, ¿no? Y a partir de ahí, la fuerza. Está aquí abajo, está como escondida, pero no, ¿eh? Sale 50 N. Aquí es similar al caso exterior. Ese sí que está en el módulo, ¿no? Y dice que dibujemos los diagramas de fuerzas de cada caja. Pues ya lo hemos hecho, ¿no? Y los pares de acción y reacción. Los pares de acción y reacción ya lo hemos dicho, que es FAB. Y FBA. Y dice, si la fuerza es menor que el peso total de las cajas, ¿hará que se muevan las cajas? Bueno, es que el hecho de que se muevan las cajas no depende del peso. Al no haber rozamiento en el suelo, la aceleración, ¿a qué es igual? A F partido de la masa total. Por pequeña que sea la fuerza, al no haber rozamiento, tendrá una aceleración y se moverán. Está claro. No tiene por qué ser la fuerza mayor que el peso de las masas. No, no. ¿No? Estamos hablando de un caso en el que no hay fricción. De acuerdo. Ahí queda tapado. Sí, queda tapado y no lo puedo hacer. Esto pone FBA. FBA. Sí. Pero lo verás después en la grabación, aparece este puntito. No aparece. Es que no lo puedo quitar ahora, pero después no aparece este puntito. No, es así. No aparece esto. Símbolo no. En la grabación no aparece nada de todo esto. Vamos a ver. Bueno, estaría así, por lo tanto, no lo vamos a volver a hacer. A ver, este sí, esto es interesante. Bueno, una pelota cuelga de una cuerda larga atada al techo de un vagón de un tren que viaja entre vías horizontales. Un observador dentro del tren ve que la pelota cuelga inmóvil. Dibuje el equilibrio de fuerzas para la pelota. Si el tren está a velocidad constante o se acelera. ¿La fuerza neta sobre la pelota es cero en cualquier caso? Bueno. Bueno, vamos a ver. Aquí. ¿Qué tenemos aquí? Si no hay aceleración, tanto si el tren está en reposo como si va a velocidad constante, el pendulito, la pelota, la vamos a ver vertical. Peso y tensión. La fuerza neta que actuará sobre la pelota será cero. ¿no? pero si tiene una aceleración si tiene una aceleración ¿vale? si tiene una aceleración aquí sí que tendremos una fuerza neta distinta de cero ¿cómo? pues la componente Tx ¿no? no se compensará con nada así como la Ti la componente vertical de la tensión se compensará con el peso Tx no, y Tx será igual a m por a la fuerza neta será distinta de cero ¿vale? y esta sería la representación de las fuerzas ¿no? donde Ti sería igual a mg no lo he dibujado, ni Ti ni Tx pero lo puedo dibujar ahora, no lo he dibujado antes para no aquí tendríamos uno aquí tendríamos el otro Ti y Tx ¿vale? sustituiríamos esta Te por Ti Tx así como Ti se compensaría con el peso, Tx no y Tx igual a m por a tendríamos evidentemente una fuerza neta seguimos bueno una cubeta de 6,5 kilos llena de agua se acelera hacia arriba con una cuerda de masa despreciable cuya resistencia de rotura es 75 si la cubeta parte del reposo ¿cuál es el tiempo mínimo requerido para elevar la cubeta verticalmente sin que se rompa? bueno, lo que se está diciendo es ¿cuál es la máxima en teoría? la máxima generación ¿no? que yo puedo ejercer para que no se rompa la cuerda si la cuerda solo soporta 75 N ¿no? es decir ¿aquí qué fuerzas tenemos que actuar? bueno pues tenemos el peso y la tensión Pero la tensión solo puede ser 75 newtons. ¿Vale? La masa la tenemos. La aceleración. Esta sería la máxima aceleración que podría tener. 5,825 metros por segundo al cuadrado. Esto sería la máxima aceleración. ¿Vale? La máxima aceleración. Entonces con esta máxima aceleración. Y yo quiero saber el tiempo mínimo para subir 12 metros. Veo que tengo que subirlo en 2 segundos. Si tardo menos de 2 segundos iré a una aceleración más grande y se romperá. ¿Vale? Bueno. Seguimos. Aquí tenemos una persona que va a un consultorio médico. Dice, ¿no? Y queremos saber un poquito pues. ¿Por qué marca diferente, no? Si marca 600. Y dice que en un caso marca 725 y otro que marca 95. Bueno. Pues aquí lo que tenemos que ver es que en un caso está claro que lo que va a suceder. ¿Qué es lo que marca la balanza? La balanza marca la normal, la fuerza de reacción que ejerce la balanza sobre el cuerpo. Eso es lo que marca la balanza. Y en un caso vamos a suponer que tiene una aceleración hacia arriba y en otro caso una aceleración hacia abajo. Aplicamos la segunda ley de Newton. ¿No? ¿Y? Vamos a ver qué es lo que ocurre, ¿no? En cada caso. A ver. La normal, esa fuerza de reacción, ¿cuándo será mayor que el peso? Cuando vaya con una aceleración hacia arriba. ¿No? Porque la normal será igual al peso más m. ¿Y cuándo es que pesará menos esa balanza? Cuando tenga una aceleración hacia arriba y una hacia abajo. ¿Por qué? Porque será el peso menos la normal igual a m. Luego la normal será el peso menos m. ¿Ya? ¿No? A partir de aquí podemos sacar las dos aceleraciones. Aquí tenemos otro, ¿no? Bueno, aquí simplemente es aplicar la fórmula y calcular las tensiones. Yo creo que este no tiene que ser problema. Ah, este cayó en el examen. Yo creo que... Voy a explicaros esto del doble plano inquinado. ¿Vale? ¿Cómo se determina el sentido del movimiento? Esto es una cosa que cayó, que no hay rozamiento, pero ¿cómo sería con rozamiento y sin rozamiento? Después hay otro. Bueno, lo vais a ver. Ah, lo puedo hacer desde aquí. Me quedaron los del tema 5, pero vamos a hacer este, ¿no? Venga. Os lo voy a explicar. Voy a ver. A ver con esto. Mira, vamos a explicar este de aquí. Voy a dibujar unos ejes de coordenadas primero. ¿Vale? Porque lo que voy a explicar, voy a intentar que sea genérico. Y voy a dibujarse en dos pesos. ¿Vale? Y voy a descomponer el peso aproximadamente ahora porque... ¿Verdad? No funciona. Bueno, de manera que nosotros sustituimos el peso por estas dos componentes. ¿Estáis de acuerdo? Esto sería P2X, P2Y, P1X, P1Y. Y esto sería alfa, esto sería beta. Donde alfa son 25 grados y beta son 60 grados. Nos pide, en primer lugar, el sentido en que se moverá esto. ¿No? Claro, alguien puede decir, se moverá sobre el de 80, que tiene mayor masa. Pero ojo, el ángulo es menor, ¿eh? Habría que verlo. ¿Cuál es la condición? ¿Queda alguna fuerza por dibujar? Bueno, podríamos dibujar la tensión, perdón, esto es la normal. Sería la normal 2N1, ¿no? Y aquí tendríamos las tensiones, que no las he dibujado todavía, T1 y T2. Bueno, ¿cuál es la condición para que este sistema se mueva a un lado o hacia otro? No hay rozamiento, ¿eh? Después diré cómo sería con rozamiento. ¿Vale? Bueno, pues... Para que este sistema fuese hacia la derecha, P2X ha de ser mayor que P1X. ¿Y para qué va a ir hacia la izquierda? P1X tiene que ser mayor que P2X. Es la condición. Esto es tan sencillo como esto. Ahora bien, ¿cuánto es 80? Bueno, pues habría que calcularlo. ¿Vale? Una vez que se sabe para el sentido, es aplicar la segunda ley de Newton a cada cuerpo. Pero sabiendo cuál es el sentido del movimiento. Porque la aceleración es la misma. ¿Ya lo habéis calculado? No, quizás no. Bueno, habría que calcular, no sé si está ahí Martínez, 80 por el seno de 25 y 20 por el seno de 60. El seno de 60 es 0.867, 20 por 0.867 son 8, unos 16 o 17. 16 o 17. Y 80 por... El seno de 25, yo creo que va a ganar. Pero bueno. Supongamos, si suponemos que se cumple, ¿qué va a hacer la izquierda? Pues sería, suponemos que va hacia aquí. Pues P1X menos T igual a M1A. Pensad que las tensiones son las mismas. Yo he puesto dos subíndices. Pero os voy a quitar. Porque si la polea es de masa despejada... ¿Es preciable? Las tensiones son las mismas. No lo he comentado, ¿eh? ¿Vale? Y T menos P2X igual a M2A. Estoy suponiendo que se cumple esta desigualdad, ¿eh? No lo he comprobado. Si sumáis las dos ecuaciones, sacaría esta tensión. ¿Vale? Fácil, ¿no? Pero, ¿qué pasa si hay rozamiento? ¿Cuál es la condición para que si hay rozamiento? Pues habrá que suponer un movimiento. Si hubiera rozamiento y queremos que esto vaya hacia aquí, ¿cómo son las fuerzas de rozamiento? ¿Cómo tienen que ser? En sentido contrario a ese posible deslizamiento. Aquí hay uno y aquí hay otro. Si hubiera rozamiento, tendría que cumplirse. Puede ser que no se mueva también. Entonces, para que el sistema se moviera hacia la izquierda, ¿qué tendría que suceder? Que P1x fuese mayor que P2x más FR1 más FR2. ¿Y para qué fuese a la derecha? Pues que P2x sea mayor que P1x más FR1 más FR2. Porque las fuerzas de rozamiento siempre se oponen al posible movimiento. Claro, si yo estudio el movimiento e ir hacia la izquierda, Px debe ser mayor que P2x y que las dos fuerzas de rozamiento que van en contra. Pero si P2x es el que tiene que ganar, P2x ha de ser mayor que P1x y las otras dos fuerzas de rozamiento irían en sentido contrario. Si se cumple una de las dos desigualdades, se moverá. Pero puede ser que ni se muevan. Y entonces el sistema está en equilibrio. Si compruebo que se cumple una de las dos, me quedo con el dibujo adecuado y aplico otra vez la segunda ley de Newton. ¿De acuerdo? Falta por contaros más cositas del tema 5, que es muy interesante. Pero lo dejamos para el próximo día y ponemos también cositas de choques. Aunque este archivo os lo podéis descargar si queréis trabajar. Pues tenéis ejercicios para hacer. Bueno, pues muchas gracias por estar aquí y allí.