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TEMA 3. LEYES DE NEWTON
Relacionar la fuerza con el momento lineal (cantidad de movimiento). Deducir las leyes de Newton a partir de la definición de fuerza realizada sobre un sistema de masa constante. Dibujar las fuerzas aplicadas a un cuerpo. Comprender la necesidad de introducir fuerzas ficticias para aplicar las leyes de Newton en sistemas de referencia acelerados (no inerciales). Aplicar las leyes de Newton a la resolución de problemas.
OBJETIVOS
3.1 Momento lineal y fuerza 3.2 Leyes de Newton 3.3 Fuerzas de la naturaleza 3.4 Fuerzas ficticias o de inercia
ÍNDICE
TEMA 3. LEYES DE NEWTON
3.1 Momento lineal y fuerza 3.1.1 Momento lineal 3.1.2 Fuerza 3.1.3 Conservación del momento lineal
ÍNDICE
TEMA 3. LEYES DE NEWTON
3.1.1 Momento lineal y fuerza 3.1.1 Momento lineal
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El momento lineal expresa cuantitativamente la cantidad de movimiento: p = mv
Si hay más de una partícula (N): pt = p1 + p2 + … = Σ pi i=1
N
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3.1.1 Momento lineal y fuerza 3.1.2 Fuerza
Las leyes que rigen los cambios en el estado de movimiento de una partícula se apoyan en una magnitud que exprese el cambio temporal de p: F = dp/dt
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3.1.1 Momento lineal y fuerza 3.1.2 Conservación del momento lineal
Cuando no actúan fuerzas sobre una partícula, su cantidad de movimiento no varía. F = dp/dt = 0 → p = cte
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3.2 Leyes de Newton 3.2.1 Primera ley: ley de inercia
Las leyes de Newton son consecuencia de lo anterior aplicado a partículas de masa constante F = dp/dt = 0 → p = cte → v = cte Todo cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza permanece en reposo o en movimiento rectilíneo a velocidad constante ¿Por qué se detiene un barco cuando cesa el viento?
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3.2 Leyes de Newton 3.2.2 Segunda ley
La fuerza neta ejercida sobre un cuerpo es igual al producto de su masa (supuesta constante) por la aceleración que éste adquiere. F = dp/dt = d(mv)/dt = m dv/dt = ma Σ (Fx i + Fy j + Fz k) = m (ax i + ay j + az k)
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3.2 Leyes de Newton 3.2.2 Segunda ley
Igualando componentes: Σ Fx = m ax Σ Fy = m ay Σ Fz = m az O bien: Σ Ft = m at Σ Fn = m an Σ Ft = m dv/dt Σ Fn = m v2/ρ Otras consecuencias de la segunda ley: Unidades de la fuerza: Newton Masa inercial y masa gravitatoria: Principio de equivalencia
F21 F12
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3.2 Leyes de Newton 3.2.3 Tercera ley: ley de acción y reacción
Cuando dos partículas aisladas interactúan entre sí, la fuerza sobre una partícula (acción) es igual y opuesta a la fuerza sobre la otra (reacción). F = dp/dt = d(p1 + p2)/dt = dp1/dt + dp2/dt = 0 F12 = - F21 F12 = dp1/dt F21 = dp2/dt
¿Son siempre perpendiculares a la superficie las fuerzas de acción-reacción?
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3.3 Fuerzas de la naturaleza 3.3.1 Fuerzas fundamentales 3.3.2 Fuerzas no fundamentales
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3.3 Fuerzas de la naturaleza 3.3.1 Fuerzas fundamentales
Fuerza nuclear fuerte: Mantiene unidos protones y neutrones para formar el núcleo de los átomos. Su valor decrece rápidamente con la distancia
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3.3 Fuerzas de la naturaleza 3.3.1 Fuerzas fundamentales
Fuerza nuclear débil: También de corto alcance, es la responsable de un tipo de radiactividad en la que se emiten partículas beta (antineutrino o partícula sin masa y con carga negativa, resultante de la transformación de un neutrón en un protón.
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3.3 Fuerzas de la naturaleza 3.3.1 Fuerzas fundamentales
Fuerza electromagnética: Con una intensidad intermedia entre las anteriores, es de largo alcance. Está asociada a una propiedad de la materia, la carga, que puede ser positiva o negativa.
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3.3 Fuerzas de la naturaleza 3.3.1 Fuerzas fundamentales
Fuerza gravitatoria: También de largo alcance, a diferencia de la anterior siempre es positiva y está asociada a la masa de los cuerpos.
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3.3 Fuerzas de la naturaleza 3.3.2 Fuerzas no fundamentales
Fuerzas moleculares: mantienen unidos los átomos y las moléculas. Son manifestaciones complicadas de las fuerzas electromagnéticas.
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3.3 Fuerzas de la naturaleza 3.3.2 Fuerzas no fundamentales
Fuerzas de contacto: sólidos, muelles, cuerdas. Son fuerzas moleculares.
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3.3 Fuerzas de la naturaleza 3.3.2 Fuerzas no fundamentales
Fuerzas de contacto: sólidos, muelles, cuerdas. Son fuerzas moleculares.
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3.3 Fuerzas de la naturaleza 3.3.2 Fuerzas no fundamentales
Fuerzas de contacto: sólidos, muelles, cuerdas. Son fuerzas moleculares.
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3.3 Fuerzas de la naturaleza 3.3.2 Fuerzas no fundamentales
Fuerzas de rozamiento: Se oponen al movimiento. Son fuerzas de origen molecular.
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3.3 Fuerzas de la naturaleza 3.3.2 Fuerzas no fundamentales
Fuerzas de rozamiento: Se oponen al movimiento. Son fuerzas de origen molecular.
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3.3 Fuerzas de la naturaleza 3.3.2 Fuerzas no fundamentales
Fuerzas de rozamiento: Se oponen al movimiento. Son fuerzas de origen molecular.
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3.3 Fuerzas de la naturaleza 3.3.2 Fuerzas no fundamentales
Fuerzas de rozamiento: Se oponen al movimiento. Son fuerzas de origen molecular.
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3.3 Fuerzas de la naturaleza 3.3.2 Fuerzas no fundamentales
Fuerzas de rozamiento: Se oponen al movimiento. Son fuerzas de origen molecular.
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3.3 Fuerzas de la naturaleza 3.3.2 Fuerzas no fundamentales
Fuerzas ficticias o de inercia: No tienen realidad física. Corresponden a la aceleración del sistema de referencia.