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Transcripción del video

vean a este tenis que tenemos aquí vamos a usar este tenis para ilustrar algunos problemas un poquito más complicado sobre la fuerza normal una idea errónea es que las personas se olvidan de que la fuerza normal es una fuerza de contacto sólo tendremos la fuerza normal cuando superficies estén en contacto cuando el tenis está en contacto con el piso tendremos una fuerza normal en el tenis y otra fuerza normal en el piso o si el tema es si estuviera en contacto con la pared habría una fuerza normal en la pared y una fuerza normal en el tenis pero si el tenis estuviera flotando en el aire y esto es lo que muchas personas piensan imagínense que éste tenis está cayendo y el problema les pide que calculen las fuerzas que están actuando en el zapato mientras está cayendo las personas están tan acostumbradas a tener en cuenta la fuerza normal que cometen este error y dicen bueno tenemos nuestra fuerza de gravedad esto está bien ya que en la tierra y cercana a la tierra siempre vamos a tener la fuerza de gravedad esta fuerza nos va a jalar hacia abajo con una fuerza m por g pero están tan acostumbrados a tener la fuerza normal es decir la fuerza normal aparece muchísimos problemas de física tanto que a veces se hace como un reflejo y las personas automáticamente incluyen la fuerza normal por lo que dicen bueno pues tiene que haber una fuerza normal siempre hay una fuerza normal pero no siempre hay una fuerza normal si el zapato no está en contacto con superficie alguna no tendremos fuerza normal no será hasta que el zapato toque el suelo o toque otra superficie que tendremos nuestra fuerza normal si ponemos el zapato aquí y lo dejamos descansar sobre el suelo aquí sí tendremos una fuerza normal la fuerza normal va a apuntar hacia arriba y esto es lo que las personas dicen que se cumple y si se cumple pero solamente cuando tenemos dos superficies que se están tocando pero si no están en contacto no tendremos fuerza normal y aquí hay otra idea errónea muchos piensan que la fuerza normal siempre va a ser igual a m porque porque nuevamente en muchos problemas esta fuerza normal siempre es igual a m por g por lo que muchos piensan que siempre se va a cumplir esto se vuelve una reacción que las personas vean la fuerza normal y automáticamente quieren poner m por g y eso sería cierto en un caso sencillo pero les voy a mostrar a continuación cuando esto no se cumple y que ese si esto no se cumple por ejemplo cuál será la fuerza normal en este zapato suponemos que el zapato tiene una masa m cuál será la fuerza normal pues podemos usar la segunda ley de newton y siempre usamos la segunda ley de newton que nos dice que la aceleración es igual a la fuerza me está dividida entre la masa y en este caso ya que tenemos fuerzas verticales voy a considerar la aceleración en la dirección vertical así que será la fuerza neta en la dirección vertical cuál sería la aceleración de este zapato verticalmente si estuviera quieto en esta superficie sin que se mueva o cambie su velocidad pues la aceleración va a ser cero la aceleración vertical es cero para la fuerza neta tengo una fuerza normal hacia arriba queremos positiva si ésta fn representa la magnitud de la fuerza normal esta es una fuerza positiva y es lo que indicó aquí con este más todas las fuerzas hacia arriba las vamos a considerar positivas y esta fuerza gravitacional que es hacia abajo va a ser negativa y si gm por ge representa el tamaño de la fuerza gravitacional pongo aquí un menos para representar que la direcciones hacia abajo y divido todo entre la masa del zapato y si hago esto me voy a encontrar que estas dos fuerzas divididas entre la masa van a ser cero de acuerdo a la segunda ley de newton pero multiplicó ambos lados de la ecuación por la masa cuando hago esto el lado izquierdo sigue siendo cero y me queda que eso es igual a la fuerza normal - m por g y si despejó la fuerza normal tendré que la fuerza normal va a igualar a la fuerza de gravedad m por g y mucha gente me diga bueno pues obvio esto ya lo sabía la fuerza normal siempre es igual a m por g pero no esto no siempre es así sólo es igual a hebe por g en este caso porque sólo teníamos estas dos fuerzas vea nuestras suposiciones aquí sólo tenemos la fuerza normal y la fuerza de gravedad y supusimos que las aceleraciones de cero si cambiamos alguno de estos requisitos la fuerza normal ya no va a ser igual a m por g y aquí tenemos una superficie horizontal en donde está descansando el zapato es otro requisito nuevamente aquí no tenemos una razón para considerar esto en la dirección vertical también podríamos tener una fuerza normal en la dirección horizontal así que vamos a tratar de cambiar estos requisitos de uno en uno y veremos qué hace esto o cómo afecta a la fuerza normal en otras palabras qué pasaría si yo agregó otra fuerza digamos que dejamos el zapato en el suelo pero lo empujamos hacia abajo y digamos que lo estoy empujando hacia abajo con una fuerza que llamamos f1 una fuerza con magnitud de f1 que va en la dirección hacia abajo esto cómo me va a afectar mi problema va a ser un poquito más difícil lo que hacemos es que la aceleración sigue siendo cero digamos que esto sigue aquí no tenemos que hacer nada con el lado izquierdo sigue siendo cero pero ahora en esta fuerza de aquí voy a tener esta fuerza f1 que apunta hacia abajo por lo que media grama de fuerzas tendrá otra fuerza que apunta hacia abajo f1 negativo ya que va en la dirección hacia abajo y cuando despejó fn sumó m por ge en ambos lados para cancelar esto y tengo que sumar f1 en ambos lados para cancelar esta f1 negativa de acá y me queda m por g más f1 por lo que tendremos que nuestra fuerza normal va a ser mayor en una cantidad f1 lo que en ese sentido ya que si empujó hacia abajo con una fuerza extra no se dé 10 newtons va a haber más presión por lo que tiene sentido que la presión entre el zapato y el suelo aumente estamos apretando estas dos superficies con una fuerza mayor por lo que el suelo tiene que empujar hacia arriba con una fuerza mayor para mantener este objeto fuera de la superficie eso es lo que hace la fuerza normal evita que el objeto evita que el objeto pase a través de la superficie así que si aplastó un objeto en una superficie su fuerza normal va a aumentar y aumentar a justamente la cantidad que estamos apretando ahora digamos que tenemos una fuerza hacia arriba alguien está jalando el zapato hacia arriba mientras nosotros lo estamos jalando hacia abajo nos estamos peleando por el zapato ya que se dan cuenta que es un tenis muy padre y todo el mundo lo quiere tenemos una f 2 que apunta hacia arriba ahora tenemos otra fuerza en nuestro diagrama una que apunta hacia arriba a ésta le llamamos f2 y ahora cómo va a cambiar esto nuestra celebración sigue siendo cero pero ahora tengo una fuerza hacia arriba tenemos que agregar f2 positivo porque es una fuerza vertical que va en dirección hacia arriba y aquí cuando despejó esto sume m por ge en ambos lados sume f1 también en ambos lados pero ahora tengo que restar f2 en ambos lados así que ahora tengo que la fuerza normal es igual a m por g más f1 - efe dos y eso tiene sentido si estoy jalando hacia arriba un zapato a relajar la presión entre el zapato y la superficie si yo jaló hacia arriba con 20 newtons voy a reducir la fuerza normal en esta cantidad ya que estoy aliviado esta presión entre el zapato y el suelo vamos a hacer un poco más difícil ya que a veces nos encontramos unos problemas bien extraños' que no sabemos cómo resolver digamos que tenemos otra fuerza y esta fuerza va a ser una fuerza diagonal voy a jalar de este lado esto va a tener un ángulo y bueno eso se pone interesante digamos que esto es f3f 3ba está jalando con un ángulo que le vamos a llamar fi el ángulo que forma esta fuerza con la horizontal y ahora qué hacemos vemos este ángulo extraño aquí y ahora f3 va a estar jalando hacia acá agregó otra fuerza me diagrama de fuerzas y tengo que encontrar cómo voy a incluir esto en mi fuerza neta vertical para instruir a aquí en mi segunda ley de newton vertical no puede incluir la magnitud completa de f3 y ese es otro error que muchas personas cometen que quieren sumar o restar f3 completo esto no lo podemos hacer porque esta fórmula es la versión vertical de la segunda ley de newton sólo aplica a las fuerzas que tienen dirección vertical pero f3 está apuntando tanto vertical como horizontalmente así que sólo tengo que incluir el componente vertical de f3 lo que tengo que decir es que está f3 va a tener un componente vertical ese componente vertical lo voy a llamar f3 ye indicando que es eje 3 en la dirección vertical y también tendrá un componente horizontal que le llamamos f 3 x que es f13 la dirección horizontal si quiero despejar f3 llegue tendrá que usar la definición del seno y sé que se hace no porque este lado es el opuesto al ángulo y sé que el pse no relaciona el lado opuesto con la hipotenusa así que escribo esto como el seno de fi que es igual al lado opuesto f3 ye dividido entre el total de f3 que es mi potencias a sid espejo de aquí f3 llegué me queda que f3 en la dirección llegue va a ser igual a f3 por el seno del ángulo fi y ahora pueden esto en mi fuerza neta esto apunta hacia arriba por lo que este componente vertical va a agregarse de forma positiva mass effect 3 seno de fi y cuando resta moss f3 seno de fi en ambos lados aquí me va a quedar menos f3 seno de fi lo que tiene sentido ya que si estamos jalando hacia arriba sabemos que vamos a reducir algo de la presión entre el zapato y la superficie por lo que se reduce la fuerza normal y es por eso que restamos este f3 seno de fi y otra manera de llevar este problema al siguiente nivel sería decir que este cuarto no es un cuarto quizás es un elevados y este elevador se está acelerando hacia arriba con una aceleración a cero y en este caso nada va a cambiar de lado derecho de la ecuación muchos piensan que si hay aceleración esto me va a afectar como si fuera una nueva fuerza pero éstas son las únicas fuerzas lo que me va a afectar es que en lugar de tener el cero voy a tener aquí la aceleración que corresponde en este caso sería a cero o la aceleración que corresponde y es el único cambio podemos igual despejar efe gn de la misma manera y aquí cuando multiplicamos por m no va a ser cero vamos a tener m por acero y aquí tendremos un más acero por m cuando despejemos nuestra fuerza normal y creo que con esto hemos visto todas las opciones posibles con el ejemplo del zapato en el suelo creo que es bastante más complejo de los ejemplos que podrían encontrarse pero ahora ya saben cómo tratar cualquier tipo de fuerza que actúe key o cualquier aceleración