capitulo 3.1

FÍSICA 1FÍSICA 1

Capítulo 3Capítulo 3

Leyes del movimiento de Leyes del movimiento de NewtonNewton

Prof. Gonzalo Gálvez de la PuenteProf. Gonzalo Gálvez de la [email protected]

LEYES DE NEWTON

FUERZASe llama fuerza a la interacción que aparece entre dos cuerpos, intentando mutuamente alterar su estado de movimiento.

Fuerzas de contacto

Fuerzas de campo

(d) Fuerza gravitatoria (e) Fuerza eléctrica (f) Fuerza magnética.

La fuerza de atracción gravitatoria que la Tierra ejerce sobre un cuerpo, se llama peso del cuerpo.

LEYES DE NEWTONFuerzas de contracto y de campo

La masa es la medida de la inercia y la unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo.

Los cuerpos tienen la propiedad denominada inercia, por la cual el cuerpo tiende a permanecer en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme.

PRIMERA LEY DE NEWTON ( Ley de inercia)

Si la fuerza resultante es cero, un cuerpo en reposo continuará en reposo, y uno en movimiento se moverá con velocidad constante.

LEYES DE NEWTON

LEYES DE NEWTONPrimera ley: inercia

TERCERA LEY DE NEWTON (Ley de acción y reacción)

F12

F21

F21 = -F12

Estas fuerzas reciben el nombre de acción y reacción. La acción y reacción siempre actúan en cuerpos distintos.La acción y reacción no producen necesariamente los mismos efectos.

“Si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro cuerpo, éste ejercerá sobre el primero una fuerza de la misma magnitud, en la misma dirección pero de sentido contrario”.

LEYES DE NEWTON

Ejemplo: fuerzas de campo. F12 es la fuerza de 2 sobre 1. F21 es la fuerza de 1 sobre 2.

F2

F1

¿W y n son fuerzas de acción y reacción?

F1: Fuerza de la mano sobre el muroF2: Fuerza del muro sobre la mano

LEYES DE NEWTONTercera ley: acción y

reacción

LEY DE GRAVITACIÓN DE NEWTON

Toda partícula en el Universo atrae a todas las demás partículas con una fuerza directamente proporcional a sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

r

m2

m1

(2 sobre 1)gF

(1 sobre 2)gF

(2 sobre 1) = ( 1 sobre 2)gF

gF

2

21

r

mmGFg

2211 /10673,6 kgNmxG

LEYES DE NEWTON

m1: masa de una personam2: masa de la TierraFg: la fuerza de la Tierra sobre la persona.

PESO

GRAVEDAD:22

r

mG

La rotación de la varilla tuerce el eje de apoyo y el espejo.

Las masas m1 en la varilla móvil son atraídas a las masas estacionarias m2

Un rayo láser reflejado por el espejo se desvía, indicando que tanto ha girado la varilla, y por tanto las fuerzas con la que se atraen las masas.

Balanza de torsión.

LEYES DE NEWTONLey de gravitación

Experimento con la masa constante:

SEGUNDA LEY DE NEWTON (Ley de fuerzas)

Se aplica una fuerza horizontal sobre un cuerpo en una superficie horizontal lisa:

Experimento bajo fuerza constante:

LEYES DE NEWTON

Siempre que sobre un cuerpo exista una fuerza resultante, ésta originará una aceleración en la misma dirección y sentido. La aceleración es proporcional a la fuerza resultante e inversamente proporcional a la masa del cuerpo.

mF

a

En la forma más usual:

amF

LEYES DE NEWTONSegunda ley:

fuerzas

1. La ecuación en componentes:

2. La unidad de fuerza es el Newton, que es la fuerza necesaria para que una masa de 1 kg tenga una aceleración de 1 m/s2 .3. El peso es la fuerza gravitatoria del planeta Tierra sobre los cuerpos. Esta fuerza provoca la aceleración en los cuerpos llamada gravedad (g).

4. La masa (m) es una magnitud escalar, es la medida de la inercia de los cuerpos.

xx maF yy maF zz maF

amF

Peso (W) = mg

LEYES DE NEWTONSegunda ley:

fuerzas

4. En cuerdas o cables, la fuerza de tensión siempre jala al objeto.

Diagrama de Cuerpo Libre

1. Dibujar sólo el objeto en estudio.

2. Dibujar el peso del cuerpo dirigido verticalmente hacia abajo.

3. En superficies en contacto, la fuerza normal es perpendicular a las superficies y siempre empuja al objeto.

LEYES DE NEWTON

En la figura se muestra a un cuadro que pesa 8 N y está sujeto al techo por medio de dos cables que forman un ángulo de 600 y 300 con la horizontal. Determine la tensión en los cables.

Ejemplo 1:

600 300

EjemplosLEYES DE NEWTON

Sistema de coordenadas

x

y

060300

060cos30cos00

20

1

02

01

mgsenTsenTF

TTF

y

x

300600

T2

T1

mgSegunda ley de Newton.

Solución:

DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE

mg

T1T2

600300

LEYES DE NEWTONEjemplos

N

x

y370

150N

mg

370

Un trineo de masa 10 kg es jalado a lo largo de una superficie horizontal sin fricción por medio de una cuerda. Se aplica a la cuerda una fuerza constante de 150 N. Determine la aceleración y la normal del piso, sí la cuerda forma un ángulo de 37° con la horizontal.

Ejemplo 2:

DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE Sistema de coordenadas


Un bloque de masa m = 18 kg es mantenido en su lugar por una cuerda sobre un plano sin fricción inclinado un ángulo de 37°. Halle la tensión en la cuerda y la fuerza normal del plano sobre el bloque.

Ejemplo 3:

m

370

xy

N

T

mg


Una caja de masa m se deja caer desde lo alto de un plano inclinado de longitud d sin fricción y de ángulo con la horizontal Determine la aceleración de la caja y la velocidad al final del plano.

Ejemplo 4:


Las masas están unidas por una cuerda de masa despreciable a través de una polea ideal y sin fricción. Determine la magnitud de la aceleración de las dos masas y la tensión en la cuerda.

Ejemplo 5:


m1

m2

a

T

m1g

a

T

m2g



Dos objetos están conectados por una cuerda de masa despreciable, como se muestra en la figura. El plano inclinado y la polea ideal carecen de rozamiento. Determine la aceleración de los objetos y la tensión en la cuerda. m1, m2 y son datos.

Ejemplo 6:


m1a

T

m1g

a

T

N m2g


LEYES DE NEWTON

x

y

x

y

Ejemplos

En el sistema de la figura todas las superficies son lisas, la polea es ideal y la cuerda tiene masa despreciable. Si la masa de 8 kg se lanza hacia arriba (en el momento de la figura está subiendo) con una velocidad inicial de 9,8 m/s. halle:

Ejemplo 7:

2 kg

8 kg

30°

a) El DCL de cada una de las masas.

b) La aceleración de cada una de las masas.

c) La tensión en la cuerda.

d)La altura máxima que se eleva el bloque de 2 kg.


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