*LEYES DE NEWTON

*Objetivos:

*Identificar las leyes de newton y aplicar los conocimientos teóricos a la solución de problemas y a la vida cotidiana.

*Interacciones fundamentales

* Las fuerzas observadas en la naturaleza pueden comprenderse en función de cuatro interacciones básicas que se presentan entre las partículas que constituyen la materia.

* Todo lo que existe en el universo, desde un palillo hasta una galaxia, está hecho de materia que se puede descomponer en una docena de partículas elementales y que interactúan entre sí, a través de 4 mecanismos, o fuerzas, fundamentales que son:

La fuerza GravitacionalLa fuerza electromagnéticaLa fuerza nuclear fuerteLa fuerza nuclear débil

FUERZA FUERZA

en la vida cotidiana

Es empujar o tirar algo.

en Física

esta propiedad

Traduce una propiedad de linearidadque significa que las modificacionesdel espacio que introduce el objetoque detecta la presencia de la interacción es despreciable.

esto se conocecomo

Principio de Superposición

por ejemplo

Al golpear una pelotacon un palo.

Es una magnitud vectorialOcurren en pareja. Si un objeto A ejerce una fuerza sobre un objeto B, también B ejerce una fuerza sobre A: Esto significa que es una interacción.

Al aplicar una fuerza sobre un objeto,se produce un cambio en el estado de movimiento de dicho objeto. Un cambio en el estado de movimiento de un cuerpo, se traduce en un cambio de velocidades y este cambio en función del tiempo tiene como resultado una aceleración del cuerpo.

Una fuerza puededeformar un objeto.De manera elásticao de manera Inelástica.

en esto se basa

El dinamómetro.

lo que se utilizapara

Medir fuerzas

unidad en el SI

Newton (N)

es importante señalar que

Una fuerza ejercida sobre un objeto es el resultado de su interacción con algún objeto. Es más, el entorno de un objeto consiste en otros objetos y susinteracciones

Es un concepto.

el cual tiene las siguientes propiedades

PRIMERA LEY DE NEWTONPRIMERA LEY DE NEWTON

una traducción de la primera ley es

Todo cuerpo continua en su estado de reposo, o movimiento uniformeen línea recta a menos que sea compelido a cambiar este estado por fuerzas impuestas sobre él.

esta ley frecuentementese llama

Ley de la Inercia

¿Qué significa inercia?

Significa resistencia al cambio y la ley establece que un objetotiende de modo natural a mantenercualquier velocidad que tenga(incluso velocidad cero).

otro modo de expresar lo mismo parte de que

Si un objeto está en un estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta, su aceleración es cero.

lo que nos permite expresarla primera ley como sigue

Si sobre un cuerpo no se ejercenfuerzas, la aceleración del objetoes cero.

la primera ley parece violar nuestra percepción cotidiana

Al empujar un carrito del supermercado, podemos enunciar que si se deja de ejercer fuerza sobre él, su velocidad disminuye hasta que se para. Y esto no esta de acuerdo con la primera ley.

pero, esta constatación no contradicela primera ley de Newton

Pues, al analizar con espíritu científico se detectala presencia de una fuerza de rozamiento. Lo quelleva a hacer una distinción clara entre la fuerza resultante sobre el carro y la fuerza que ejercía lapersona sobre el carro.

¿Qué es lo quesucede?

Cuando se empuja el carro con velocidad constante, la fuerza quese ejerce sobre el carro no es cero,pero la fuerza resultante es cerodebido a que la fuerza de rozamientosobre el carro es igual y opuesta a la fuerza que se ejerce sobre el carro.

¿Es la fuerza de rozamientoun invento?

No. Esto se puede comprobar si se eliminael rozamiento se observa el movimientoacelerado del cuerpo.

*Segunda ley de Newton

*La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo . La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo , de manera que podemos expresar la relación de la siguiente manera.

TERCERA LEY DE NEWTONTERCERA LEY DE NEWTON

una traducción de esta tercera ley dice

A toda acción siempre se opone una reacción de igual valor o lasacciones mutuas de dos cuerpos entre sí siempre se dirigen hacia laparte contraria.

partimos del hecho que

Las leyes primera y segundase refieren a un único objeto,mientras que la tercera ley serefiere a dos objetos.

supongamos que

Dos objetos “a” y “b” ejercen fuerzasentre sí; Fab es la fuerza ejercidapor “a” sobre “b”, y Fba es la fuerzaejercida por “b” sobre “a”.

esta tercera ley establece que

Estas dos fuerzas son iguales y opuestasFab=-Fba . Las fuerzas ocurren por pareja.No existe una única fuerza aislada.

expresa la relación entredos objetos que interaccionan

Cuando dos objetos ejercen fuerzasEntre sí, decimos que existe una Interacción entre ellos. La Tercera Ley de Newton da la relación entre las dos fuerzas que aparecen comoresultado de una interacción. Estasfuerzas a menudo se denominanpar acción-reacción.

esta ley revela

Una simetría subyacenteen las fuerzas que ocurrenen la naturaleza.

*APLICACIONES

*PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO  

*OBJETIVO:

*El alumno podrá encontrar las fuerzas desconocidas aplicando la primera condición de equilibrio

*Un cuerpo se encuentra en estado de equilibrio traslacional si y sólo si la suma vectorial de las fuerzas que actúan sobre él es igual a cero.

*Cuando un cuerpo está en equilibrio, la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre él es cero. En este caso, Rx como Ry debe ser cero; es la condición para que un cuerpo esté en equilibrio:

*EJEMPLO

*Una pelota de 300N cuelga atada a otras dos cuerdas, como se observa en la figura. Encuentre las tensiones en las cuerdas A, B.

*SOLUCIÓN

*El primer paso es construir un diagrama de cuerpo libre,

* Descomponer los vectores en las

direcciones x y y

40°60°By=Bsen40°

Bx=Bcos40°

Ay=Asen60°

Ax=Acos60°

300 N

∑ 𝐹 𝑥=0= 0

∑ 𝐹 𝑦=0

-0.5A + 0.7660B = 0

0.866A + 0.6428B = 300N

= 0

Ec. 1Ec. 2

A B

*SOLUCIÓN

*Cuarto paso: resolver las dos ecuaciones.

-0.5A + 0.7660B = 0

0.866A + 0.6428B = 300N

(0.866)

(0.5)

-0.433A + 0.66B = 0

0.433A + 0.32B = 150N

0 + 0.98B = 150N

B = = 153.06 N

-0.5A + 118,77 = 0

A = = 237,54 N

*SOLUCIÓN: LA TENSION DE A=237,54 N Y DE B= 153,06N

-0.5A + 0.7660B = 0

-0.5A + 0,766(153,06) = 0

30°

60°

A = 115.5N

B = 57.75N

*Una caja metálica de 200 N de peso. Determine el ángulo en C necesario de tal manera que la tensión que actúe en el tramo AC sea de 160 N. Calcúlese adicionalmente la fuerza de tracción que actúa en la cuerda AB.

*Determinar las tensiones sobre las cuerdas AC y BC en la figura adjunta si M pesa 40 N.

*El bloque A de la figura adjunta pesa 100 N, el coeficiente de rozamiento entre el bloque y la superficie es de 0,30. El sistema está en equilibrio. Determinar: el peso máximo que puede tener el bloque B para que el sistema permanezca en equilibrio

*QUE FUERZA EJERCE LA MULA PARA QUE LOS HOMBRES NO LA MUEVAN.

*Un niño sostiene una caja en reposo en la superficie de un plano inclinado de 37° sin fricción. Si la caja tiene una masa de 20 Kg, determine la fuerza que el niño ejerce sobre la caja.

F

37°

F

37°

m

*Un niño sostiene una caja en reposo en la superficie de un plano inclinado de 37° sin fricción. Si la caja tiene una masa de 32 Kg, determine la fuerza que el niño ejerce sobre la caja.

*Un niño sostiene una caja en reposo en la superficie de un plano inclinado de 30° sin fricción, como se muestra en la figura. Si la caja tiene una masa de 10 Kg, determine la fuerza que el niño ejerce.

m =10 Kg

F

m=10kg

F

30°

37°

Polea sin fricción

*Segunda ley de Newton

* ¿Qué fuerza neta se necesita para desacelerar uniformemente a un automóvil de 1500 kg de masa desde una velocidad de 100 km/h. hasta el reposo, en una distancia de 55 m?

* SOLUCION

*Usamos F = ma. Primero debemos calcular la aceleracion a. Suponemos que el movimiento es a lo largo del eje +x. La velocidad inicial es v0 = 100 km/h = 28m/s, la velocidad final v0 = 0, y la distancia recorrida x = 55 m.

*De la ecuacion cinematica v2 = v02 + 2ax, despejamos a:

* a = (v2 - v02)/2x = [0 - (28m/s)2]/(2x55m) = - 7.1 m/s2.

* Luego, la fuerza neta necesaria es entonces

* F = ma = (1500 kg)(-7.1m/s2) - 1.1x104 N, que obra en sentido