capitulo 2 ley de newton

La Ley de Newton

Fuerza (N)Fuerza es la accion de empujar o jalar un

objeto o cuerpo.La fuerza causa distorcion del cuerpo

relacionados a cambios de velocidad.Bajo esta definicion decimos que la fuerza es

un vector por tener magnitud y direccionFuerza se mide en Newtons NTambien en libras

Fuerza

Peso (W)

Isaac Newton creo el concepto de fuerza debido a los cambios en movimiento

Decimos que 1 N = 0.225 lb ó 1 lb = 4.45 NLa fuerza es un concepto ambiguo para entender,

pero la podemos ver como el efecto de empujar, jalar, levantar, etc.

La fuerza mas comun en el diario vivir es el peso (weight) con simbolo (W)

Vectores de Fuerza

Weight - PesoEs la fuerza de gravedad actuando sobre un

cualquier cuerpo.La direccion de la fuerza de gravedad es la

que determina la direccion hacia ariba y hacia abajo en un objeto.

El peso de un objeto depende de dos cosas, la cantidad de materia y lo que este fuera de ella que cause fuerza de atraccion.

FriccionOtra fuerza importante es la fricionFuerza de resistencia relativa al movimiento

entre dos cuerpos o substancias en contacto fisico

Ej. Empujar una nevera sobre el suelo, el roce entre los frenos con los discos del automovil, el dezplazamiento de un bote sobre el agua.

FriccionTenemos dos tipos de fricciones

Estatica (static)- cuando no hay movimiento relativo entre los objetos. Ej. Corredores, las gomas de los autos en movimiento, todo lo que este quieto sin movomiento.

Cinetica (kinetic)- Cuando hay movimiento relativo entre los cuerpos o substancias. Ej. El aire rozando nuestro cuerpo, el agua que roza con la superficie de pez, los frenos del auto con el disco de la rueda, lijar madera.

Ambas estan relacionadas y son invesamente proporcional.

Friccion

Primera ley de NewtonSi la fuerza es causada por gravedad,

friccion, empujar o halar entonces“un objeto permanecera quieto en

descanso o en movimiento con velocidad constante a menos que sea actuado o

afectado por una fuerza neta externa”. La fuerza externa sera causada por un agente

externo. Estas fuerzas son representadeas por vectores de fuerza.

Primera ley de NewtonEsta ley implica que una fuerza es requerida

solo para cambiar el estado de movimiento.Si velocidad incluye direccion entonces

velocidad constante implica direccion constante.

Para hacer que cambie de direccion entonces una fuerza externa debe actuar sobre el objeto o cuerpo en movimiento

Primera ley de Newton

Primera ley de NewtonLas fuerzas externas causan cambios de direccion y

velocidad, al tener cambios de velocidad entonces tendriamos aceleracion.

La aceleracion centripetal requiere una fuerza para que se logre la cual llamaremos fuerza centripetal.

Un auto que pasa por una curva se mantiene en rodaje por que la fuerza de friccion actua entre las ruedas y la carretera. Sin esa friccion el auo saldria la curva.

Masa La medida de resistencia a aceleracion de un

objetoLa medida de cantidad de materia de un objeto.Las propiedades de la materia hacen que

ocurra resistencia de acleracion, este efecto es mejor conocido como inercia.

Masa: Kilogramos (Kg), gramos (g) y el slug

Segunda Ley de Newton “Si un objeto acelera cuando fuerzas

externas actuan sobre el, entonces la fuerza neta es igual a su masa por su aceleracion”.

F = (masa) (aceleracion) F = maEn terminos algebraicos

y = mx

Donde m es una constante de la masa

Segunda Ley de NewtonUn avion de masa de 2,000 kg se mueve a

una aceleracion de 4m/s2. Determine cuanto es la fuerza neta actuando sobre el avion.

Si F = ma entonces F= 2000kg X 4m/s2

= 8,000NSi el avion se mueve a 12m/s2

F = ma = 2000 kg X 12 m/s2 = 24,000 N

Segunda Ley de Newton

Si tenemos un auto que uniformemente alcanza velocidad de 0 m/s a 27m/s en 10 segundos y pesa 1,000 kg. Determine la fuerza del auto.

a = Δv entonces a= 27m/s – 0m/s = 2.7m/s2

Δ t 10 s

F= ma = 1,000 kg X 2.7 m/s2 = 2,700 N

En la dinamica de los movinientos circulares hemos visto que cuando un objeto describe un movimiento circular sobre él ha de actuar una fuerza centrípeta que le obligue a describir la curva.

Las fuerzas puden tambien causar desaceleracion y aceleracion centripeta sigiendo la segunda ley de Newton.

Si F = ma y la aceleracion centripeta esta dada por la ecuacion a=v2 / r en tonces decimos que F = mv2/ r que seria la ecuacion de fuerza centripeta

Segunda Ley de Newton

Segunda Ley de Newton

Un auto que viaja por una curva a una velocidad de 10 m/s con un radio de 20 m. Si su masa es de 1000 kg cual seria la fuerza centripetal de auto.

F = mv2/ r = 1,000kg x (10 m/s)2

20m= 5,000 N

Movimiento Armonico SimpleEs el resultado de una fuerza la cual no es

constante, interactuando con otra fuerzaEs cuando un objeto sube o baja perdiendo

velocidad hasta detenerse momentaneamente y luego gana velocidad en direccion opuesta

Ejemplos de esto son lanzar un pelota la cual sube y luego baja creando una occilacion en forma de onda.

Otro ejemplo seria u resorte que occila cuando comprime y se expande.

Movimiento Armonico Simple

Caida Libre con ResistenciaCuando un cuerpo baja en caida libre y

recibe fuerza de friccion cinetica de aire creando resistencia a la aceleracion del cuerpo.

Esta fuerza tiene un vector en direccion opuesta al vector del objeto

Mientras mas rapido viaje el objeto mayor sera la resistencia contra el viento.

Tercera Ley de NewtonLas fuerzas siempre viene en pares. Cuando un objeto ejerce fuerza a un segundo

objeto, el segundo ejerce una fuerza igual y opuesta al primer objeto.

Si un objeto A causa una fuerza a B, entonces objeto B ejercera una fuerza igual y opuesta a direccion A

F de A en B = - F de A en B

Tercera Ley de Newton

Ley Universal de GravedadCualquier objeto ejerce una fuerza

gravitacional sobre otro objeto y la fuerza es proporcional con la masa del objeto e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias de sus centros.

Este postulado se conoce como la ley gravitacional de Newton y esta dada como

F = m1 m2 / d2

donde m son las masas y d la distancia

Ley Universal de Gravedad

Que determina la magnitud de la fuerza de graveda?

La tercera ley de Newton establece que las fuerzas viene en pares, entonces un cuerpo ejerce fuerza al otro.

Depende de el tamaño del cuerpo o su masa, si la masa duplica tambien la fuerza duplica.

Depende tambien de la distancia entre los cuerpos. Un ejemplo de esto seria la luna entre el sol y la tierra. La luna esta mas cerca de la tiera que del sol.

Ley Universal de GravedadEsta fuerza actua sobre:

la tierra sobre la luna, e sol sobre los planetasLa tierra sobre nosotrosY con cualquier cuerpo sobre la tierra

Nuestro peso dependera de nuestra distancia con el centro de la tierra, mientra mas lejos estemos menos pesaremos. Esto se debe a que la distancia es inversamente prporcional con la fuerza.

Ley de Gravedad

Ley de Gravedad

OrbitasCuando un objeto se mueve en circulo

alrededor de otro cuerpo se ejerce una fuerza centripetal sobre el objeto que gira alrededor del cuerpo.

Un satelite que gira alrededor de la tierra recibira una fuerza centripetal de atraccion hacia la tierra la cual conocemos como fuerza gravitacional.

OrbitaLa gran mayoria de las orbitas tienden a ser

circulares pero realmente son en forma eliptica que quiere decir en forma ovalada.

Todos los planetas incluyendo el nuestro su orbita es eliptica casi circular. Por eso durante temporadas del año estamos mas lejos o cerca del sol.

Velocidad en Orbita

Fuerzas de la naturalezaCampo gravitacionalCampo electromagneticoFuerzas nuclearesFuerzas nucleares debiles Todas esta fuerzas son ejercidas si contacto

fisico por que utilizan el concepto de campo de fuerza. Estos campos se extienden en todas las direcciones del cuerpo.

Scan fig 2.39 and page 75

OleajeEl oleaje es el resultado de la fuerza de

gravedad ejercida por la tiera sobre la lunaDependiendo de la fuerza de atraccion

ejercida entre ambos cuerpos la luna estara mas cerca o lejos de la tierra

Esto causara que los cuerpos de agua sean atraidos o presionados por la luna.

Marea