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Forma parte de los conocimientos previos el concepto de fuerza. En su obra Principios Matemáticos de la Filosofía Natural (1686), Isaac Newton definió la fuerza del siguiente modo: “Una fuerza aplicada es una acción ejercida sobre un cuerpo, a fin de cambiar su estado, o de reposo, o de movimiento uniforme en línea recta”

Definir la unidad de fuerza en el SI. El newton, en honor a Sir Isaac Newton.

Su símbolo es el newton (N).

Precisar que para caracterizar las fuerzas no basta con conocer su valor modular, es necesario conocer además su dirección y sentido. Resulta útil ejemplificar lo planteado anteriormente:

Demostración.

Ejercer fuerzas sobre diversos cuerpos en diferentes direcciones y sentidos: horizontales o verticales, horizontal a la derecha o a la izquierda, vertical hacia arriba o hacia abajo, fuerzas inclinadas.

Recordar la forma en que se representan las fuerzas.

Las fuerzas se representan mediante flechas que se trazan teniendo en cuenta las siguientes reglas:

a) se trazan a partir del cuerpo sobre el que actúa

b) mientras mayor sea la fuerza, mayor es la longitud de la flecha

Explicar que las fuerzas se diferencian por: su intensidad y valor, por su dirección (horizontal, vertical, inclinada cierto ángulo) y sentido (arriba, abajo, izquierda, derecha): Por esto se representan gráficamente por flechas.

Como comprobación el profesor puede formular la siguiente interrogante

¿Podrá un cuerpo por si solo alterar su estado de reposo o de movimiento, sin necesidad de una acción externa? Argumenta tu respuesta mediante ejemplos. 

Explica que el mérito de haber descubierto que los cuerpos no pueden por sí solos variar su estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta se debe a Galileo Galilei y a Isaac Newton.

En su obra “Principia” Newton formuló la primera Ley del movimiento mecánico.

“Todo cuerpo continúa en su estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta, a menos que sea obligado a cambiar ese estado por fuerzas aplicadas sobre él”.

Experimentos

F1

Una esfera rueda por un plano inclinado. Durante su movimiento choca con una elevación de arena. La esfera se detiene en una determinada posición (indicarla).

Disminuir la altura de la elevación de arena y dejar rodar la esfera por el plano inclinado. Se observa que la esfera recorre mayor distancia.

¿Cómo proceder para lograr que la esfera se mueva un mayor tiempo?

¿Qué sucedería si se eliminaran todos los obstáculos?

Concluir que:

Para lograr que la esfera se mueva un mayor tiempo, debemos disminuir los obstáculos. La superficie por donde rueda la esfera debe ser más pulida, por ejemplo de vidrio.

El cuerpo continuaría moviéndose en línea recta y con velocidad constante.

A partir de los ejemplos analizados el profesor puede concluir.

La fuerza define la dirección en que el cuerpo se pone en movimiento o cambia dicho movimiento. Tanto la masa como la fuerza, determinan la rapidez con que varía su estado de  movimiento: cuanto mayor sea la fuerza aplicada y menor la masa del cuerpo, mayor será la rapidez con que se producen dichos cambios.

La idea anterior forma parte de la segunda Ley del movimiento formulada por Newton y constituye un conocimiento esencial para controlar y dirigir el movimiento de los cuerpos.

 Posteriormente es necesario analizar las características de las fuerzas más comunes como son la de gravedad y la de fricción. Para ello es posible reflexionar en la siguiente tarea.

Menciona algunas de las fuerzas que tienen mayor repercusión en nuestra vida diaria.

Fuerza de gravedad: es ejercida permanentemente por la Tierra sobre todos los cuerpos que se encuentran cerca de ella.

Saber más sobre fuerza de gravedad

Fuerza de rozamiento: se opone al movimiento de un cuerpo en relación con otro con el cual está en contacto.

Saber más sobre fuerza de rozamiento

 

Resultante de fuerzas

Este es uno de los contenidos de mayor dificultad en la unidad, por lo que le debe prestar especial atención. A continuación precisaremos algunas ideas en las que el profesor debe insistir.

  • Si sobre los cuerpos actúan fuerzas y estos cuerpos no se mueven, entonces se dice que estas fuerzas están compensadas.
  • Si la resultante es diferente de cero entonces el cuerpo sale del reposo o modificaría su estado de movimiento.
  • Si existe un cambio en la dirección del movimiento o en el valor de la velocidad, podemos afirmar que existe una fuerza resultante actuando sobre el cuerpo.
  • Si un cuerpo se mueve con MRU entonces la fuerza resultante es cero.

Saber más sobre fuerza resultante

Medición de fuerzas

Mostrar un dinamómetro y explicar que el método más directo para medir fuerzas es el uso del dinamómetro.

dinammetro

Un dinamómetro es un muelle o resorte graduado para distintas fuerzas, cuyo módulo viene indicado en una escala. En el Sistema Internacional de Unidades, la fuerza se mide en newton: 1 newton (N) es la fuerza que se proporciona a un objeto de 1 kg de masa con una aceleración de 1 m/s2.