04 leyes de newton

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4. LEYES DE NEWTON ¿Por qué los objetos se ponen en movimiento? ¿Cuáles son las causas que hacen que un cuerpo en movimiento gane velocidad o cambie la dirección? Jereson Silva Valencia

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  • 4. LEYES DE NEWTONPor qu los objetos se ponen en movimiento?Cules son las causas que hacen que un cuerpo en movimiento gane velocidad o cambie la direccin?

    Jereson Silva Valencia

  • Una fuerza es una influencia externa ejercida sobre un cuerpo a fin de cambiar su estado, ya sea de reposo o de movimiento uniforme en lnea recta.

    Galileo, y posteriormente Newton, reconocieron que si los cuerpos se detenan en su movimiento en las experiencias diarias era debido al rozamiento. Si este se reduce, el cambio de velocidad se reduce.

    Por que los objetos se detienen??

    Jereson Silva Valencia

  • PRIMERA LEY DE NEWTON: ( Ley de la inercia)Todo cuerpo en reposo sigue en reposo a menos que sobre l acte una fuerza externa. Un cuerpo en movimiento contina movindose con velocidad constante a menos que sobre l acte una fuerza externa.

    La primera ley de Newton no distingue entre un objeto en reposo y un objeto que se mueve con velocidad constante distinta de cero.

    Si sobre un objeto no acta ninguna fuerza, cualquier sistema de referencia con respecto al cual la aceleracin del objeto es cero es un sistema de referencia inercial.

    El concepto de sistema de referencia inercial es crucial porque las leyes primera, segunda y tercera de Newton son nicamente vlidas en sistemas de referencia inerciales.

    Jereson Silva Valencia

  • Una fuerza es una influencia externa sobre un cuerpo que causa su aceleracin respecto a un sistema de referencia inercial.

    xF

    Jereson Silva Valencia

  • La fuerza necesaria para producir una aceleracin de 1 m/s2 sobre el cuerpo patrn (masa= 1Kg) es por definicin 1newton ( N).

    [1 N]= [1Kg m/s2]

    SEGUNDA LEY DE NEWTONLa aceleracin de un cuerpo tiene la misma direccin que la fuerza externa neta que acta sobre l. Es proporcional a la fuerza externa neta segn Fneta=ma , donde m es la masa del cuerpo. La fuerza neta que acta sobre un cuerpo, tambin llamada fuerza resultante, es el vector suma de todas las fuerzas que sobre l actan:

    == amFFrrr

    neta

    Los objetos se resisten intrnsecamente a ser acelerados. Esta propiedad intrnseca de un cuerpo es la masa. Es una medida de la inercia del cuerpo. La masa de un cuerpo no depende de su localizacin.

    Jereson Silva Valencia

  • Jereson Silva Valencia

  • Fuerza y masaUna fuerza constante es ejercida sobre un carro que estinicialmente en reposo sobre un riel de aire. La friccin entre el riel de aire y el carro es despreciable. La fuerza acta durante un corto intervalo de tiempo y le proporciona al carro una cierta velocidad final. La misma fuerza es ejercida durante el mismo tiempo sobre otro cuerpo tambin en reposo que tiene el doble de masa. ?Cual ser el valor de la velocidad final de este nuevo cuerpo ?

    Cuatro veces mas grande Doble igual La mitad Un cuarto

    De la velocidad final del primero

    Jereson Silva Valencia

  • F1

    F2

    1Fv

    2Fv

    El bloque acelera segn la fuerza resultante

    La fuerza es una cantidad vectorialamFFFneta

    rrrr=+= 21

    Ejemplo 1:Un objeto de 4 Kg est sometido a la accin de dos fuerzas F1= (2 N) i (3 N) j y F2= (4 N) i (11 N) j. El objeto est en reposo en el origen en el instante t=0. (a) Cul es la aceleracin del objeto? (b) Cul es su velocidad en el instante t=3 s? (c) Dnde est el objeto en el instante t=3 s?

    Jereson Silva Valencia

  • Fuerza debida a la gravedad : el peso.Si dejamos caer un objeto cerca de la superficie terrestre, el objeto acelera hacia la Tierra. Todos los objetos poseen la misma aceleracin, llamada aceleracin de la gravedad g en cualquier punto del espacio. La fuerza que causa esta aceleracin es la fuerza de la gravedad sobre el objeto, llamada Peso del mismo W:

    gmWrr

    =

    El vector g se denomina campo gravitatorio terrestre y es la fuerza por unidad de masa ejercida por la Tierra sobre cualquier objeto.

    2m/s 81.9gCerca de la superficie terrestre tenemos

    El peso a diferencia de la masa no es una propiedad intrnseca del cuerpo.Jereson Silva Valencia

  • Las fuerzas en la naturaleza.Todas las distintas fuerzas que se observan en la naturaleza pueden explicarse en funcin de cuatro interacciones bsicas que ocurren entre partculas elementales:

    1. La fuerza gravitatoria. La fuerza de atraccin mutua entre los objetos (masa).

    2. La fuerza electromagntica. La fuerza entre las cargas elctricas.

    3. La fuerza nuclear fuerte. La fuerza entre partculas subatmicas.

    4. La fuerza nuclear dbil. La fuerza entre las partculas subatmicas durante algunos procesos de decaimiento radiactivos

    Jereson Silva Valencia

  • Las fuerzas cotidianas que observamos entre cuerpos macroscpicos se deben a la fuerza gravitatoria o a la fuerza electromagntica.

    Jereson Silva Valencia

  • La fuerza perpendicular a las superficies en contacto, se denomina fuerza Normal.

    La componente paralela de la fuerza de contacto ejercida por un cuerpo sobre otro se llama fuerza de rozamiento.

    Jereson Silva Valencia

  • Cuando un resorte se comprime o se alarga una pequea cantidad x, la fuerza que ejerce, segn se demuestra experimentalmente es

    xkFx =

    En donde k es la constante de fuerza, una medida de la rigidez del muelle. El signo negativo de la ecuacin significa que cuando el resorte se estira o comprime, la fuerza que ejerce es de sentido opuesto.

    Jereson Silva Valencia

  • Ejemplo 2:Determinar las tensiones y las masas desconocidas del sistema enequilibrio que se representa en la figura.

    Un objeto en reposo bajo la influencia de fuerzas que se equilibran, se dice que est en equilibrio esttico. Si un pequeo desplazamiento da lugar a una fuerza de restitucin neta hacia la posicin de equilibrio, se dice que el equilibrio es estable.

    Jereson Silva Valencia

  • Plano inclinado

    Un objeto esta en reposo sobre una superficie inclinada. Comparado con la situacin en la cual el cuerpo est en reposo sobre una superficie horizontal, la fuerza ejercida por la superficie inclinada sobre el objeto es:

    Mas grande La misma Mas pequea

    Jereson Silva Valencia

  • Un mtodo general para resolver problemas utilizando las leyes de Newton es :

    1. Dibujar un diagrama claro.2. Aislar los objetos (partculas) que nos interesa y dibujar para cada uno un diagrama que muestre todas las fuerzas que actan sobre los objetos. Elegir un sistema de coordenadas conveniente para cada objeto e incluirlo en el diagrama de fuerzas para este objeto.3. Aplicar la segunda ley de Newton F=ma, en forma de componentes.4. En problemas donde hay dos o ms objetos, para simplificar las ecuaciones, use la tercera ley de Newton y todas las ligaduras.5. Despejar las incgnitas de las ecuaciones resultantes.6. Comprobar si los resultados tienen las unidades correctas y parecen razonables.

    RECETA

    Jereson Silva Valencia

  • Ejemplo 3:Paul (masa mp) se cae por el borde de un glaciar. Afortunadamente estatado mediante una larga cuerda a Steve (masa ms), que lleva un martillo. Antes de que Steve clave su martillo para detener el movimiento, desliza sin rozamiento por la superficie de hielo, atado a Paul por una cuerda. Se supone que tampoco existe rozamiento entre la cuerda y el acantilado. Determinar la aceleracin de cada persona y la tensin de la cuerda.

    Jereson Silva Valencia

  • Cuando dos cuerpos interaccionan mutuamente se ejercen fuerzas entre s.

    TERCERA LEY DE NEWTON: Las fuerzas siempre actan por pares iguales y opuestos. Si el cuerpo A ejerce una fuerza FA,B sobre el cuerpo B, ste ejerce una fuerza igual, pero opuesta FB,A sobre el cuerpo A. As pues,

    BAAB FF ,,rr

    =

    Vemos que las dos fuerzas se dan en pares y que ambas fuerzas actan simultneamente (accin y reaccin) y sobre objetos diferentes.

    Jereson Silva Valencia

  • Ejemplo 4:El caballo de la figura rechaza tirar del carro porque razona: de acuerdo con la tercera ley de newton, cualquiera que sea la fuerza que ejerza sobre el carro, ste ejercer una fuerza igual y de sentido contrario sobre mi, por lo que la fuerza neta ser cero y no habr ninguna opcin para acelerarlo. Dnde est la incorreccin en este argumento?

    Jereson Silva Valencia

  • Ejemplo 5:Un bloque de 20 Kg dotado de una polea se desliza a lo largo de una superficie sin rozamiento. Est conectado mediante una cuerda a un bloque de 5 Kg segn el dispositivo que se muestra en la figura. Determinar la aceleracin de cada uno de los bloques y la tensin de la cuerda.

    Jereson Silva Valencia

  • Preguntas quinta sesin Haga una descripcin y escriba las

    ecuaciones de fuerza para: Fuerza ejercida por el estiramiento de un

    resorte Fuerza entre dos cargas elctricas Fuerza entre dos masas (fuerza gravitacional)

    Describa las fuerzas de friccin entre dos superficies, como se calcula y como se mide.

    Que es la viscosidad en un fluido y como se calcula la velocidad lmite en un medio.

    Jereson Silva Valencia