LAS FUERZAS Y EL MOVIMIENTO
En primer lugar vamos recordar lo que sabéis de años anteriores:
EL MOVIMIENTO Y LA VELOCIDAD:
1. PORQUÉ SE MUEVEN LOS CUERPOS
_ Cuerpos en
reposo: Todo cuerpo en reposo permanecerá en reposo hasta que sufra la
aplicación de una fuerza que lo ponga en movimiento.
Un cuerpo que está detenido no comenzará a moverse a menos que alguna fuerza actúe sobre él y lo haga ponerse en movimiento.
La aceleración: hablamos de aceleración para referirnos al aumento en la velocidad producido por el empuje resultado de la aplicación continua de una fuerza.
_ Aplicación
de una fuerza: Si un cuerpo está en movimiento seguirá de la misma manera, es decir, con un movimiento constante hasta que
otra fuerza lo detenga o varíe su trayectoria y velocidad
Si un cuerpo se está moviendo, seguirá moviéndose en línea recta aunque nada ni nadie lo empuje, hasta que una fuerza haga que se detenga o que cambie de dirección.
Cambios de dirección por la aplicación de una fuerza:
Cuando se aplica una fuerza contraria el objeto se frena, pudiendo llegar a detenerse.
Detención de un objeto por aplicación de una fuerza:
A veces la detención del objeto se realiza de una forma brusca:
_ Fuerza
contraria o detención: Saque de Andy Rodidck en este caso la aplicación de fuerza es tal que en contacto con el suelo con una superficie "blanda" hace que esta superficie absorba el impacto.
_ Fuerzas en compensación (cuerda, arco, salida coches): Dos fuerzas iguales aplicadas en direcciones opuestas hacen que ambas fuerzas se compensen.
Fijaros en este duelo de aceleración entre el caza de combate y el Lamborghini como, en el momento en que el avión aplica la fuerza de empuje, aún tiene los frenos activados y eso hace que ambas fuerzas se contrarresten: El avión empuja pero los frenos lo hacen en dirección contraria, como fuerza contraria que es, y eso hace que el morro del avión baje hacia abajo.
_ La aplicación de una fuerza: una aceleración, una frenada (también en cambios de dirección bruscos) suponen la generación de una fuerza de empuje denominada inercia, que es la que provoca el movimiento de los objetos que, aún sufriendo una fuerza contraria que los frena, tienden a seguir propulsándose hasta que la fuerza que traían consigo es del todo absorbida o contrarrestada.
Fijaros como a los copilotos les cuesta mucho controlar la fuerza de la inercia cada vez que sufren aceleraciones, frenadas o cambios bruscos de dirección. Lo comprobaréis por el movimiento incontrolado de la cabeza hacia todos los lados.
Este es el último movimiento que Sebastien Loeb ejecuta en el vídeo que acabáis de ver
Aquí tenéis otro ejemplo de dificultades para controlar la fuerza de la inercia, en este caso aplicado al baloncesto. Fijaros en los defensores cuyas continúas reacciones a los cambios de dirección de los atacantes genera unas inercias que hacen que pierdan el control, el equilibrio, y termina con muchos de ellos en el suelo.
2_ La fuerza
de rozamiento:
La dirección
de esta fuerza siempre es contraria al movimiento. Se debe al roce con el suelo
(la gravedad hace que el suelo ofrezca esa fuerza de rozamiento ya que obliga a los objetos a ir por él) y también a la resistencia que ofrecen el aire y el agua.
(aerodinámica -> ciclistas, coches, lanchas, aviones)
Por ello los artefactos cuyo objetivo es adquirir mayor velocidad adquieren formas aerodinámicas que permiten una menor resistencia a las fuerzas de rozamiento. Esto se estudia en los túneles del viento.
En este vídeo vemos como el transbordador espacial se vale de la fuerza de rozamiento o resistencia del aire para frenar.
Por ello los artefactos cuyo objetivo es adquirir mayor velocidad adquieren formas aerodinámicas que permiten una menor resistencia a las fuerzas de rozamiento. Esto se estudia en los túneles del viento.
En este vídeo vemos como el transbordador espacial se vale de la fuerza de rozamiento o resistencia del aire para frenar.
Caída de Marc Marquez, piloto de Moto GP en el circuito de Mugello. Deceleración de 300 a 0 km/h por efecto de la fuerza de rozamiento por contacto con el suelo.
¿Porqué hay que correr en los ciercuitos? ¿Qué ocurriría si las caídas que ocurren allí se produjeran en carreteras convencionales? Mick Doohan (5 veces campeón del Mundo de 500cc (actual MotoGP)) nos lo explica: La fuerza aplicada para alcanzar esa velocidad y la inercia generada por esa velocidad es tanta, que la fuerza de rozamiento del suelo no sería suficiente como para detenernos antes del impacto.
La fuerza de rozamiento varía según la superficie, no ofrece igual rozamiento una pista rápida, una pista de hierba, o una pista de tierra batida en el tenis; o el asfalto, el asfalto mojado, el grijo o la tierra en una prueba de Rallys
El efecto de la aerodinámica: La aerodinámica se basa en ejercer la menor resistencia a las fuerzas de rozamiento que afectan a un objeto/persona que se encuentra en movimiento, normalmente a la resistencia del aire. A mayor aerodinámica se produce una menor resistencia y se gana velocidad.
¿Cuanto de rápido es un Fórmula 1? Vamos a verlo comparado con unos coches de calle:
En esta ocasión es Fernando Alonso el que nos muestra el potencial de un F1 Mercedes comparado con una serie de coches Mercedes de alta gama. ¿Hay diferencias entre los coches de competición y los de calle? ¿Porqué?
¿Cómo sería para nosotros pilotar un Fórmula 1? ¿Que tipo de fuerzas y con qué intensidad podríamos llegar a soportar? Vamos a verlo desde dentro.
¿Qué será más rápido, un Fórmula 1 o una Moto GP? ¿Porqué?
Vamos a comprobarlo: Aquí tenemos una carrera comparativa entre un F1, un turismo de competición y una Moto GP.
Es evidente la superioridad del F1. mientras los otros dos han dado 4 vueltas el Fórmula 1 ha dado 5.
Esto se debe a una mejor combinación de potencia (empuje), peso, y sobretodo, de aerodinámica.
¿Qué será capa de hacer ante un avión de combate?
Si os habéis fijado el F1 es mucho más rápido que el avión hasta el momento en el que el avión despega...
¿A qué crees que se debe? Piensa en lo que hemos hablado de la combinación de aerodinámica, potencia y peso...Conclusión: El F1 es más rápido que el avión en tierra porque tiene una mejor combinación (fijaros que el apoyo del avión en el suelo, es decir, las ruedas, no son adecuadas para coger mucha velocidad); sin embargo el avión está mejor preparado para coger velocidad en el aire (además la resistencia del aire es menor que la del suelo), por lo tanto en cuanto despega despliega toda su potencia y aerodinámica.
¿Os acordáis de las inercias que sufre un piloto de F1? Imaginaros las que puede llegar a sufrir un piloto de combate. Pueden sufrir fuerzas G casi parecidas a las que experimentaban los astronautas en el despegue ¿Os acordáis?. Una persona que no está entrenada para aguantar esas fuerzas puede marearse e incluso pueden llegar a perder el conocimiento.
Si os fijáis, un Fórmula1 es lo más parecido a un avión (de combate) con ruedas que existe, quiero decir, para rodar por la superficie terrestre.
_ En el
espacio exterior no hay aire, y por lo tanto no hay fuerza de rozamiento
-> Los objetos, una vez aplicada una fuerza mantendrán un movimiento constante hasta que otra fuerza lo modifique, por lo que no necesitarán combustible.
El efecto de la gravedad, ya débil, provoca que los objetos se mantengan en órbita.
-> Los objetos, una vez aplicada una fuerza mantendrán un movimiento constante hasta que otra fuerza lo modifique, por lo que no necesitarán combustible.
El efecto de la gravedad, ya débil, provoca que los objetos se mantengan en órbita.
3_ La velocidad:
Nos indica
lo rápido que se mueve un cuerpo: Velocidad = Espacio/Tiempo (V= e/t)
AVE español. Velocidad máxima 350 km/h (a partir del minuto 4)
El tren más rápido del mundo - 574 Km/h
El MAGLEV: El tren de levitación magnética. ¿Porqué es más rápido que los que van por la vía?
_ Velocidad
media, velocidad instantánea:
La velocidad instantánea es aquella que se alcanza en un momento determinado. La velocidad media se obtiene de dividir el espacio recorrido entre el tiempo empleado.
¿Realizan los ciclistas una etapa siempre a la misma velocidad? ¿O esta velocidad sufre variaciones?
La velocidad instantánea es aquella que se alcanza en un momento determinado. La velocidad media se obtiene de dividir el espacio recorrido entre el tiempo empleado.
¿Realizan los ciclistas una etapa siempre a la misma velocidad? ¿O esta velocidad sufre variaciones?
4_ El
movimiento de una bicicleta:
_ Fuerza
para Velocidad inicial -> Fuerza para contrarrestar la fuerza de rozamiento.
_ Para
frenar:
_ Se deja de pedalear -> Inercia Vs(contra) Fuerza de rozamiento
_ Se aplica el freno -> Aumento de la fuerza del
rozamiento para contrarrestar a la inercia
_ Aceleración Vs(contra) Frenada:
La fuerza que se imprime con la aceleración de la moto es la que permite que los pilotos puedan hacer esas inclinadas contrarrestando la ley de la gravedad.
La franada se consigue aplicando unos mecanismos que aumentan la fuerza de rozamiento. Estos mecanismos son los frenos. Los hay de muchas clases. En la competición se emplean los discos cerámicos que son mucho más capaces.
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