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Informe

Primera Ley de NewtonSulay Isabel Escorcia Charris, Carolain Salas Truyol, Peter Julián Carrillo PoloProfesor: Antenor Arcón Osorio Grupo: MD1 – Mesa 1. 02-05-2012Laboratorio de Física Mecánica, Universidad de la Costa, Barranquilla.

Resumen

Un sistema está en equilibrio cuando la fuerza total o resultante que actúa sobre un cuerpo y el momento resultante son nulos. En este caso, la propiedad macroscópica del cuerpo que no cambia con el tiempo es la velocidad. En particular, si la velocidad inicial es nula, el cuerpo permanecerá en reposo.

Palabras Claves:

* Equilibrio* Reposo* Fuerza

Abstract

A system is in equilibrium when the resultant total force or acting on a body and the resultant moment is zero. In this case the macroscopic property of the body does not change with time is speed. In particular, if the initial velocity is zero, the body will remain at rest.

Keywords:

* Balance* Rest* Strength

1. Introducción

En el siguiente informe se detallara las condiciones para determinar que un sistema se encuentra en equilibrio estático, un sistema está en equilibrio estático cuando la fuerza total o resultante (fuerza neta) que actúa sobre un cuerpo y el momento resultante es nula, se aplican para cuerpos en reposo o con movimiento constante.

2. Fundamentos Teóricos

Condiciones de equilibrio estático: Un cuerpo que está en reposo ypermanece en ese estado se dice que se encuentra en equilibrio estático, una condición necesaria para que se dé ésta situación es que la fuerza resultante que actúa sobre el cuerpo sea nula, del

mismo modo, el centro de masa de un cuerpo rígido permanece en reposo si la fuerza resultante que actúa sobre el cuerpo es cero, sin embargo, aunque su centro de masa se encuentra en reposo, el cuerpo puede girar, si esto sucede, el cuerpo no está en equilibrio estático, por lo tanto, para que se dé la condición de equilibrio estático, debe cumplirse además que el momento resultante que actúa sobre el cuerpo debe ser cero respecto de cualquier punto.

3. Desarrollo Experimental

En la experiencia realizada hicimos un montaje de un sistema en equilibrio, para el cual usamos tres tipos de masa cada uno con un peso diferente, dos soportes universales, un transportador, dos poleas y un rollo de nahilo. Luego de terminar el montaje hicimos la medición de ángulos y calculamos las tres tensiones, finalmente procedimos a tabularlo.

4. Cálculos y Análisis de Resultados

M (Kg) | θ1 | θ2 | T1 | T2 | T3 |1 | 50 | 115 | 112 | 284 | 286 | 490 |2 | 55 | 100 | 116 | 156 | 159 | 539 |3 | 105 | 120 | 155 | 517 | 519 | 1029 |

N | θ1 | θ2 | T1 | T2 | T3 |1 | 490 | 115 | 112 | 284 | 286 | 490 |2 | 539 | 100 | 116 | 156 | 159 | 539 |3 | 1029 | 120 | 155 | 517 | 519 | 1029 |

Tensión objeto 1.

T3=490 N

T2x-T1x=0T2cos112-T1cos115=0

T1y+T2y=0T1sin115+T2sin112=0

T2cos112-T1cos115=0T2cos112=T1cos115T1=T2cos112cos115=0.88

T1(0.88)(sin115)+T2sin112=0T10.79+T20.92=490T2=4901.71=286 N

T1=286-1.71=284 N

Tensión objeto 2.

T3=539 N




T1(2.52)(sin100)+T2sin116=0T12.48+T20.89=539 NT2=5393.37=159 N

T1=159-2.52=156 N

Tensión objeto 3.

T3=1029 N




T1(1.81)(sin120)+T2sin155=0T11.56+T20.42=1029 NT2=10291.98=519 NT1=519-1.81=517 N

Sumas de las tensiones T1 y T2

Objeto 1.T1+ T2=0

284+286=570 N

Objeto 2.T1+ T2=0156+159=315

Objeto 3.T1+ T2=0517+519=1036

Magnitud de las tensiones T1 y T2

Objeto 1.T=(282)2+(286)2=162452=403 NObjeto 2.T=(156)2+(159)2=49617=222 N

Objeto 3.T=(517)2+(519)2=295650=543 N

Dirección de las tensiones T1 y T2

Objeto 1.tanθ=284286=0.99tan-10.99=44.7

Objeto 2.tanθ=156159=0.98tan-10.98=44.4

Objeto 3.tanθ=517519=0.99tan-10.99=44.7

Análisis:

* ¿Qué valor debe tener la magnitud de las sumas T1 + T2 para que el sistema esté en equilibrio?Para que un sistema esté en equilibrio la suma vectorial de todas sus

fuerzas es igual al vector nulo, es decir, cero.

* ¿Cuál es el valor de la magnitud de la fuerza neta sobre un objeto que permanece en reposo?Como el sistema se encuentra en reposo; y la fuerza neta es la suma vectorial de todas

las fuerzas externas ejercidas sobre un objeto, entonces la fuerza neta en éste sistema es nula, es decir, cero.

* Si los ángulos que forman las tensiones T1 y T2 con la T3 son iguales ¿Cómo deben ser los valores de las tensiones T1 y T2?Si los ángulos son iguales el valor de las magnitudes de las tensiones son iguales entre si.

* ¿Cuándo el sistema no estará en equilibrio?Un sistema no está en equilibrio principalmente por que: * La sumatoria de las fuerzas es diferente de cero.* Si el sentido de sus fuerzas no es opuesta.* Si tienen distintas intensidades (grado de fuerza de una magnitud).* Si su línea de acción es diferente (dirección).

5. Conclusión

Se comprobó las condiciones de equilibrio que teóricamente se pudo aprender. Después de haber analizado diferentes datos reales en el laboratorio, podemos llegar a la conclusión de que en todo cuerpo y en todo momento están interactuando diferentes tipos de fuerza, las cuales ayudan a los cuerpos a realizar determinados movimientos o mantenerse en estado de equilibrio, ya sea estático o dinámico.

6. Bibliografía

http://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_NewtonFísica Universitaria – SerwayLarzon

INTRODUCCIÓNEl presente informe contiene información detallada de la realización del laboratorio nº 3 de Física I, realizado el día jueves 6 de octubre de 2011, por los integrantes de la mesa nº 2 del grupo de laboratorio 40.

Con la realización de este laboratorio, aplicamos la primera ley de Newton para encontrar la magnitud de un peso desconocido y comparar los resultados obtenidos por medio de dos métodos: método gráfico y método analítico.

Utilizamos un sistema en equilibrio representado por 2 masas las cuales una se toma como un peso conocido medido directamente en una balanza y el otro se determinara por medio de la aplicación de las primera ley de Newton.

Al final obtuvimos los porcentajes de error tanto para las magnitudes calculadas por el método grafico como para las obtenidas para el método analítico.

OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES:

- Aplicar la primera Ley de Newton a dos partes de un sistema de fuerzas en equilibrio.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1. Aplicar la primera Ley de Newton a cuerpos sujetos a tres fuerzas, de las cuales una es conocida totalmente y se conocen únicamente las direcciones de las otras, con el fin de

determinar sus magnitudes.

2. Comparar la magnitud del vector peso “desconocido” obtenido aplicando la primera Ley de Newton con la magnitud obtenida por medio de la balanza

3. Reforzar los métodos gráfico y analítico de suma de vectores.

CONCLUSIONES

1. Aplicamos correctamente la primera ley de Newton para la obtención de las magnitudes de tanto de los vectores Tab, Tbc, Tcd, y Wx

2. Al comparar los resultados obtenidos para la magnitud de Wx por medio del método

analítico y la obtenida por medio de la balanza se puede observar que las magnitudes son similares por lo que la toma de datos y la aplicación del método están bien realizado.

3. Utilizamos correctamente los métodos gráfico y analítico en la obtención de la suma de los vectores Tab, Tbc, Tcd, y Wx

4. Determinamos los ángulos formados entre vectores usando un transportador, y también se determinaron por método analítico para tener una mayor exactitud en la obtención de los resultados.

5. Logramos dimensionar adecuadamente una escala para representar cantidades vectoriales. Para los gráficos 1N = 50mm,

6. Utilizamos los diagramas de cuerpo libre de una partícula en los nudos B y C para poder encontrar las magnitudes de las tensiones por medio del método de las componentes rectangulares.

7. De los dos métodos es más confiable el analítico porque los resultados son más exactos.

8. Al sumar las magnitudes de W, + Tab, + Tbc, + Tcd, + Wx obtendríamos como resultado cero ya que el sistema está en equilibrio.

INTRODUCCIONLas leyes del movimiento tienen un interés especial aquí; tanto el movimiento orbital como la ley del movimiento de los cohetes se basan en ellas.Newton planteó que todos los movimientos se atienen a tres leyes principales formuladas en términos matemáticos y que implican conceptos que es necesario primero definir con rigor. Un concepto es la fuerza, causa del movimiento; otro es la masa, la medición de la cantidad de materia puesta en movimiento; los dos son denominados habitualmente por las letras F y m.

LEYES DE NEWTON

Primera ley o ley de inercia Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que otros cuerpos actúen sobre él.

Segunda ley o Principio Fundamental de la Dinámica

La fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a su aceleración.

Tercera ley o Principio de acción-reacciónCuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, éste ejerce sobre el primero una fuerza igual y de sentido opuesto.

Estas son las tres leyes de Newton y, a continuación, vamos a comentarlas cada una por separado.PRIMERA LEY O LEY DE INERCIALa primera ley de Newton, conocida también como Ley de inercia, nos dice que si sobre un cuerpo no actúa ningún otro, este permanecerá indefinidamente moviéndose en línea recta con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero).Como sabemos, el movimiento es relativo, es decir, depende de cual sea el observador que describa el movimiento. Así, para un pasajero de un tren, el interventor viene caminando lentamente por el pasillo del tren, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andén de una estación, el interventor se está moviendo a una gran velocidad. Se necesita, por tanto, un sistema de referencia al cual referir el movimiento.

La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos como Sistemas de referencia inerciales, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, puesto que siempre hay algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos, pero siempre es posible encontrar un sistema de referencia en el que el problema que estemos estudiando se pueda tratar como si estuviésemos en un sistema inercial. En muchos casos, suponer a un observador fijo en la Tierra es una buena aproximación de sistema inercial.SEGUNDA LEY O PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA DINAMICALa Primera ley de Newton nos dice que para que un cuerpo altere su movimiento es necesario que exista algo que provoque dicho cambio. Ese algo es lo que conocemos como fuerzas. Estas son el resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.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:F = m aTanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además de un valor, una dirección y un sentido. De esta manera, la Segunda ley de Newton debe expresarse como:F = m aLa unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s2, o sea, 1 N = 1 Kg. · 1 m/s2La expresión de la Segunda ley de Newton que hemos dado es válida para cuerpos cuya masa sea constante. Si la masa varia, como por ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es válida la relación F = m · a. Vamos a generalizar la Segunda ley de Newton para que incluya el caso de sistemas en los que pueda variar la masa.Para ello primero vamos a definir una magnitud física nueva. Esta magnitud física es la cantidad de movimiento que se representa por la letra p y que se define como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad, es decir: p = m · vLa cantidad de movimiento también se conoce como momento lineal. Es una magnitud vectorial y, en el Sistema Internacional se mide en Kg·m/s. En términos de esta nueva magnitud física, la Segunda ley de Newton se expresa de la siguiente manera:La Fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual a la variación temporal de la cantidad de movimiento de dicho cuerpo, es decir,

F = dp/dtDe esta forma incluimos también el caso de cuerpos cuya masa no sea constante. Para el caso de que la masa sea constante, recordando la definición de cantidad de movimiento y que como se deriva un producto tenemos:F = d(m·v)/dt = m·dv/dt + dm/dt ·v Como la masa es constante dm/dt = 0y recordando la definición de aceleración, nos queda F = m a Tal y como habíamos visto anteriormente.Otra consecuencia de expresar la Segunda ley de Newton usando la cantidad de movimiento es lo que se conoce como Principio de conservación de la cantidad de movimiento. Si la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es cero, la Segunda ley de Newton nos dice que: 0 = dp/dtEs decir, que la derivada de la cantidad de movimiento con respecto al tiempo es cero. Esto significa que la cantidad de movimiento debe ser constante en el tiempo (la derivada de una constante es cero). Esto es el Principio de conservación de la cantidad de movimiento: si la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es nula, la cantidad de movimiento del cuerpo permanece constante en el tiempo.TERCERA LEY O PRINCIPIO DE ACCION-REACCIONTal como comentamos en al principio de la Segunda ley de Newton las fuerzas son el resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.La tercera ley, también conocida como Principio de acción y reacción nos dice que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de sentido contrario.

http://www.monografias.com/

Esto es algo que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones. Por ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para impulsarnos. La reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba.Cuando estamos en una piscina y empujamos a alguien, nosotros también nos movemos en sentido contrario. Esto se debe a la reacción que la otra persona hace sobre nosotros, aunque no haga el intento de empujarnos a nosotros.Hay que destacar que, aunque los pares de acción y reacción tenga el mismo valor y sentidos contrarios, no se anulan entre si, puesto que actúan sobre cuerpos distintos.

TRABAJO MECANICOTrabajo efectuado por una fuerza constanteConsidere una partícula que experimenta un desplazamiento S a lo largo de una línea recta mientras actúa sobre ella una fuerza constante F , que forma un ángulo 0 con S , como en la figuraPara ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superiorEl trabajo W efectuado por un agente que ejerce una fuerza constante es el producto de la componente de la fuerza en la dirección del desplazamiento y la magnitud del desplazamiento de la fuerza.W = (F cos 0) SA partir de esta definición vemos que una fuerza no hace trabajo sobre una partícula si esta no se mueve. Es decir, si S=0, la ecuación produce W=0 Ecuación general para el trabajoLa generalización por hacer para definir trabajo, que satisface el teorema del trabajo y la energía, y es el caso en el que la fuerza no sólo actúa con magnitud variable, sino también con dirección variable. En este caso se denomina trabajo infinitesimal al producto escalar del vector fuerza por el vector desplazamiento.Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superiorDonde Ft es la componente de la fuerza a lo largo del desplazamiento, ds es el módulo del vector desplazamiento, y el ángulo que forma el vector fuerza con el vector desplazamiento.El trabajo total a lo largo de la trayectoria entre los puntos A y B es la suma de todos los trabajos infinitesimalesPara ver la fórmula seleccione la opción "Descargar" del menú superiorPotenciaDesde un punto de vista práctico, es interesante conocer no sólo el trabajo realizado sobre un objeto sino también el tiempo durante el cual se efectúa el trabajo. La tasa de tiempo a la cual se realiza el trabajo se conoce como potencia.Si una fuerza externa se aplica a un objeto (el cual, suponemos, actúa como una partícula), y si el trabajo hecho por esta fuerza es W en el intervalo de tiempo, entonces la potencia promedio durante este intervalo se define como:Para ver la fórmula seleccione la opción "Descargar" del menú superiorEl trabajo hecho sobre el objeto contribuye a aumentar la energía del objeto. Una definición más general de potencia es la tasa de transferencia de energía en el tiempo. La potencia instantánea es el valor del límite de la potencia promedio cuando tiende a cero. Por tanto, la potencia instantánea puede escribirse:Para ver la fórmula seleccione la opción "Descargar" del menú superiorDonde hemos aprovechado el hecho de que v = ds/dt.ENERGIAEnergía CinéticaUn planteamiento alternativo que nos permite entender y resolver problemas de movimiento es relacionar la velocidad de una partícula con su desplazamiento bajo la influencia de alguna fuerza neta. La siguiente figura muestra un bloque de masa m que se mueve hacia la derecha bajo la acción de una fuerza constante F.Para ver la fórmula seleccione la opción "Descargar" del menú superiorComo la fuerza es constante, por la segunda ley de Newton sabemos que el bloque se moverá con aceleración constante a. Si la partícula se desplaza una distancia s, el trabajo efectuado por la fuerza F es:W = F.s = ( m.a ) .sEn el capítulo de cinemática vimos que las siguientes relaciones son válidas:Para ver la fórmula seleccione la opción "Descargar" del menú superiorSustituyendo estas ecuaciones en la ecuación del trabajo tenemos:Para ver la fórmula seleccione la opción "Descargar" del menú superior

La cantidad Para ver la fórmula seleccione la opción "Descargar" del menú superior representa la energía asociada al movimiento de una partícula; a esta cantidad se le ha dado el nombre de energía cinética. La energía cinética, Ek, de una partícula de masa m que se mueve con velocidad v se define como: Para ver la fórmula seleccione la opción "Descargar" del menú superior Energía PotencialVeremos ahora que un objeto también puede realizar un trabajo por efecto de la energía que produce su posición en el espacio. Cuando un objeto cae en un campo gravitacional, el campo ejerce una fuerza sobre él en la dirección de su movimiento, efectuando trabajo sobre él, con lo cual incrementa su energía cinética. Conspiremos un bloque que se deja caer desde el reposo. Cuando es soltado el bloque cae hacia la tierraganando velocidad y, en consecuencia, ganando energía cinética. gracias a su posición en el espacio, el ladrillo tiene energía potencial ( tiene el potencial para realizar el trabajo ) , la cual se convierte en energía cinética conforme cae. La energía que un objeto tiene debido a su posición en el espacio recibe el nombre de energía potencial gravitacional.Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior Ahora vamos a obtener una expresión para la energía potencial gravitacional de un objeto en un punto dado. Consideremos un bloque de masa m a una altura inicial yi sobre el suelo, como en la figura anterior. Ignore la resistencia del aire y considere que cuando cae el bloque la única fuerza que hace trabajo sobre él es la gravitacional, mg. El trabajo realizado por la fuerza gravitacional conforme el bloque experimenta un desplazamiento hacia abajo s es el producto de la fuerza hacia abajo por el desplazamiento:Para ver la fórmula seleccione la opción "Descargar" del menú superiorLa cantidad mgy representa la energía potencial asociada a un objeto en cualquier punto en el espacio. En conclusión la energía potencial es:Ep = mgy

CONCLUSION"Las tres leyes del movimiento de Newton" se enuncian abajo en palabras modernas: como hemos visto todas necesitan un poco de explicación.1. En ausencia de fuerzas, un objeto ("cuerpo") en descanso seguirá en descanso, y un cuerpo moviéndose

a una velocidad constante en línea recta, lo continuará haciendo indefinidamente.2. Cuando se aplica una fuerza a un objeto, se acelera. La aceleración es en dirección a la fuerza y

proporcional a su intensidad y es inversamente proporcional a la masa que se mueve: a = k(F/m)donde k es algún número, dependiendo de las unidades en que se midan F, m y a. Con unidades correctas (volveremos a ver esto), k = 1 dando a = F/m ó en la forma en que se encuentra normalmente en los libros de texto F = m a De forma más precisa, deberíamos escribir F = ma siendo F y a vectores en la misma dirección (indicados aquí en negrita, aunque esta convención no se sigue siempre en este sitio Web). No obstante, cuando se sobreentiende una dirección única, se puede usar la forma simple.

3. "La ley de la reacción" enunciada algunas veces como que "para cada acción existe una reacción igual y opuesta". En términos más explícitos:

"Las fuerzas son siempre producidas en pares, con direcciones opuestas y magnitudes iguales. Si el cuerpo nº 1 actúa con una fuerza F sobre el cuerpo nº 2, entonces el cuerpo nº 2 actúa sobre el cuerpo nº 1 con una fuerza de igual intensidad y dirección opuesta."

BIBLIOGRAFIA_ Coles Meter. Einstein y el nacimiento de la gran ciencia, Editorial: GEDISA, 2005 _ HALLIDAY, David y RESNICK, Robert. Física. Parte 2. CECSA. México, 1974. _ EISBERG, Robert M. y LAWRENCE S. Lerner. Física: Fundamentos y Aplicaciones. Volumen II. México, 1990. _ SERWAY. Física. Tomo II. Editorial McGraw Hill. Tercera Edición. México, 1993. _ FIGUEROA, Douglas. Física. Sistema de Partículas. Unidad 3. Editorial Italgráfica. Caracas, 1995. _ RABBAT, José Alberto. Física. Introducción a la Mecánica. Fondo Editorial Interfundaciones. Caracas, 1990

Introducción

En el presente trabajo daremos a conocer distintos puntos relacionados con ideas principales de lo que es la fuerza y el movimiento, desde lo que fueron los pensamientos del Gran Aristóteles, pasando por Galileo, hasta las leyes de Newton, las cuales son las teorías aceptadas de la época contemporánea. Dentro de este trabajo también nos referiremos a la vida del importante físico inglés, Isaac Newton.

Daremos a entender, con ejemplos cotidianos de la vida de cualquiera de nosotros, las tres teorías o leyes planteadas por Newton. Esto hará que nuestro trabajo sea comprensible para todo tipo de personas, desde los puntos de vista de más mínimos requerimientos hasta otros más avanzados, para que así cualquier tipo de persona se dé cuenta de cómo actúan las fuerzas en nuestra vida diaria.

Pero lo más importante es a través de este trabajo, aprender de forma clara, entretenida y sintetizada todo lo que hemos mencionado con anterioridad a lo largo de esta introducción.

Bueno, eso es todo acerca de la introducción, ojalá que nuestro trabajo sea de su agrado ya que tomamos mucho tiempo y pusimos mucha dedicación buscando toda información en libros con el fin de presentar un buen trabajo.

Objetivos generales

1.- Más que nada a través de este informe queremos mostrar todo lo aprendido dentro de nuestras investigaciones con el fin de dejarnos claro a nosotros mismos y a quien lea el r trabajo, varios conocimientos acerca de: Fuerza, Movimiento y las Leyes de Newton.

2.- Queremos además explicar la evolución que ha tenido esta rama de la física con el pasar de los años, en cuanto a las creencias y teorías que ha tenido el hombre acerca de ésta, pasando por el maestro Aristóteles, siguiendo por Galileo, y llegando hasta las creencias que se tienen en nuestros días, impuestas por el gran genio inglés de la física Isaac Newton.

3.- El último de nuestros tres objetivos es, explicar a través de simples ejemplos, fáciles de entender para todo tipo de personas, las tres leyes o teorías de Newton. Esto lo lograremos citando algunos ejemplos de estas leyes que ocurran en nuestra vida cotidiana.

A continuación proceda a dar vuelta la pagina y disfrutar del entretenido informe.

¿Quién fue Isaac Newton?

El gran físico matemático que formuló las leyes básicas de la mecánica, llamado Isaac Newton, nació en la navidad de 1642, fue el mismo año de la muerte del gran Galileo Galilei. Newton nació en una pequeña ciudad de Inglaterra. Su educación estuvo a cargo de su abuela, este hecho nos deja claro la falta de afecto que Newton tuvo, esta falta de afecto influyó bastante en lo que fue su personalidad, un joven tímido, introspectivo, y hasta cierto punto, intolerante, lo que lo caracterizó siendo adulto.

Su pasión, desde pequeño, fueron los pequeños juguetes y aparatos mecánicos, y además al parecer este tenía una gran capacidad académica para las matemáticas. Una vez cuando fue creciendo pasaba largas horas sobre los árboles, absorto en lecturas y de todos tipos.

A sus 18 años un tío lo mandó a estudiar a la Trinity College de la Cambridge University, cerca de Londres, en esta universidad se dedicó inicialmente al estudio de las matemáticas revelándose como un alumno excelente.

1.-Fuerza

1.1-Concepto: Al realizar cualquier tipo de esfuerzo muscular para tirar o empujar un objeto, le estamos comunicando fuerza. Por ejemplo una locomotora ejerce fuerza para tirar los vagones de un tren, o como un chorro de agua ejerce fuerza para hacer funcionar una turbina, así el hombre ha tenido desde siempre, quizás hasta sin saberlo, una idea intuitiva de lo que es la fuerza.

Con estos ejemplos, debemos concluir que para que el efecto de una fuerza quede bien definido, es necesario especificar su magnitud dirección y sentido. En otras palabras, la fuerza, al tener estas características se puede definir como una magnitud física vectorial, por lo tanto puede ser representada con un vector.

No siempre para ejercer una fuerza se necesita que haya un contacto entre dos cuerpos, esto es muy fácil de demostrar, por ejemplo la atracción de un imán sobre un clavo, o la fuerza que ejerce la tierra sobre un cuerpo (gravedad), en ninguno de estos dos casos los objetos necesitan estar en contacto al momento de ejercer la fuerza.

Como todos sabemos, en la física es muy difícil definir un concepto con palabras concretas, por lo que nos hemos basado principalmente en ejemplos.

1.2-¿Cómo se nos hace posible medir una fuerza?

Cuando una fuerza cualquiera es ejercida sobre un resorte, éste se estira y se deforma. Este hecho se utiliza para evaluar o medir la fuerza. Todas las magnitudes físicas tienen alguna unidad de medida. En el caso de la fuerza, la medida escogida convencionalmente es la que se denomina Kilogramo-Fuerza (kgf). El kgf es equivalente al peso de un kilogramo standard al nivel del mar y a 45 grados de latitud.

Para graduar un instrumento para medir fuerza, debemos colgar peso de 1kgf, 2kgf, 3kgf, etc. y hacer una marca en cada uno de esos puntos. De esta manera, este resorte graduado y calibrado recibe el nombre de Dinamómetro.

Otra unidad de medida de fuerza, muy utilizada actualmente por la ciencia, es el Newton (n). Muy aproximadamente 1kgf es igual a 9,8n, por lo tanto la fuerza de un newton, equivale cercanamente al peso de 0,1kgf. Eso es todo en cuanto a lo que se refiere a la medida de la fuerza.

1.3-Fuerza a través de la Historia:

Aristóteles: El filósofo Aristóteles al analizar las relaciones entre las fuerzas y el movimiento, creía que un cuerpo solo podría mantenerse en movimiento cuando existiera una fuerza que actuase sobre él continuamente. De este modo que si un cuerpo estuviera en reposo y sin ninguna fuerza que actuara sobre él, permanecería en reposo, cuando una fuerza se ejerciera sobre el cuerpo se pondría en movimiento solo entonces, pero al cesar la acción, el cuerpo volvería al reposo. Estas afirmaciones parecerían correctas a primera vista, pues en nuestra vida diaria observamos que los objetos en general solo se encuentran en movimiento cuando están siendo jalados o empujados. Durante toda la edad media las ideas de Aristóteles fueron aceptadas sin que se les hiciera un minucioso análisis. Las críticas a estas teorías de Aristóteles solo surgieron en el momento en que Galileo, otro importante pensador, propuso, dentro del siglo XVII, ideas más acertadas de lo que hoy conocemos como la fuerza y sus principios.

Galileo: Con la introducción del método científico experimental el estudio de los fenómenos físicos Galileo realizó una serie de experimentos que lo llevaron a conclusiones más acertadas que las del mismo Aristóteles.

Estando en reposo una esfera sobre una superficie horizontal, Galileo observo que al empujarla con cierta fuerza se ponía en movimiento, por otra parte, y a diferencia de Aristóteles, observó que la esfera seguía moviéndose y recorriendo cierta distancia aún después que dejaba de empujarla. Así Galileo comprobó que un cuerpo podía estar en movimiento sin la acción permanente de una fuerza constante o que la empujara.

Cuando repitió el experimento usando una superficie horizontal más lisa observó que el cuerpo luego de cesar la acción de fuerza, recorría una distancia mayor que el experimento anterior. Basándose en una serie de experimentos semejantes, Galileo concluyó; que un cuerpo se detenía después de haber dejado de impulsarlo por el efecto de la fricción entre la superficie y el cuerpo la cual siempre actúa para retardar y detener su movimiento de modo que si fuese posible eliminar totalmente la fricción el cuerpo continuaría moviéndose en forma indefinida, esto es lo que se llama Movimiento Rectilíneo Uniforme.

1.4- La Inercia.

Dos experimentos de Galileo lo llevaron a atribuir a todos los cuerpos una propiedad denominada inercia, por la cual un cuerpo tiende a permanecer en su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme. Dicho de otra manera cuando un cuerpo está en reposo tiende, por inercia a seguir inmóvil y solamente por acción de una fuerza, podrá salir de este estado. Si un cuerpo se haya en movimiento sin que ninguna fuerza actúe sobre él el objeto tiende por inercia a moverse en línea recta con velocidad constante. Se necesitará la acción de una fuerza para aumentar o disminuir su velocidad o para hacer que desvíe hacia un lado o hacia otro.

2-.LAS LEYES DE NEWTON.

2.1- Primera ley de newton:

“En ausencia de la acción de fuerzas un cuerpo en reposo continuará en reposo y uno en movimiento, se moverá en línea recta y con velocidad constante”

Al redactar y estructurar los principios de la mecánica, el importante físico Isaac Newton se basó en todos los estudios realizados por otros físicos que lo precedieron, entre ellos se encuentra Galileo. Así se pude señalar que la primera ley de newton no es más que una simple síntesis de las ideas de Galileo, referentes a la inercia y por esta misma razón esta ley de newton es denominada también con el nombre de ley de la inercia.

2.2- Segunda ley de Newton:

“La aceleración que un cuerpo adquiere es directamente proporcional a la resultante de las fuerzas que actúan en el y tiene la misma dirección y el mismo sentido que dicha resultante”.

Un cuerpo sometido a la acción de varias fuerzas, f1 f2 f3 etc... es posible sustituir el sistema de fuerzas por una fuerza única resultante. La aceleración que el cuerpo va adquirir luego de la acción de este sistema de fuerzas se obtiene como si el cuerpo estuviese sometido a la acción de una única fuerza igual a la resultante. La segunda ley de Newton es una de las leyes básicas de la mecánica y se utiliza en el estudio de los movimientos de los cuerpos celestes y en otros estudios. Se sabe que el mismo Isaac Newton lo aplicó para estudiar los

movimientos de los planetas y el gran éxito logrado constituyo una de las primeras confirmaciones de esta ley.

2.3- Tercera ley de Newton.

“Cuando un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B este reacciona sobre A con una fuerza de la misma magnitud, misma dirección pero de sentido contrario”.

En sus estudios, Newton pudo comprobar que en la interacción de dos cuerpos, la fuerza siempre aparecerá en pares, para cada acción de un cuerpo sobre otro, siempre existirá una reacción igual y contraria de este sobre el primero. Con todas estas observaciones Newton pudo sintetizar el enunciado de su tercera ley, conocida también como “Ley de acción y la reacción”.

Las dos fuerzas que se mencionan en el enunciado de la tercera ley de Newton se denominan acción y reacción, cualquiera de ellas puede ser indistintamente considerada como la fuerza de acción o reacción. Se observa que la acción es aplicada y por lo tanto actúa en uno de los cuerpos y que la reacción actúa en el cuerpo que ejerce la acción, esto quiere decir que las fuerzas de acción y de reacción están aplicadas en cuerpos diferentes.

3-APLICACIÓN

3.1-Aplicación de la primera ley de Newton o Ley de la inercia.

La primera ley de Newton la podríamos ejemplificar a través de un simple ejemplo presente en nuestra vida cotidiana.

Por ejemplo una persona situada en la parte posterior de un vehículo que recorre a una velocidad promedio de 60kms/hr. Este vehículo al momento de virar hacia un lado, producirá que el sujeto ubicado en la parte posterior tienda a seguir en línea recta, por lo que se moverá a través del asiento de un lado hacia otro (como lo que nosotros conocemos la mantequilla) se moverá de un lado hacia otro siguiendo su línea anterior de movimiento, pero el roce de la superficie del asiento producirá que su movimiento no se prolongue exageradamente.

3.2-Segunda ley de Newton en Aplicación:

Un ejemplo cotidiano de lo que se conoce como segunda ley de Newton puede ser algo tan simple como que dos sujetos, Ay B en el cual A tiene mayor fuerza que B, y estos empujan una mesa, empujando el sujeto A hacia el Este y el sujeto B hacia el Norte. Al sumar las fuerzas obtendremos una resultante igual al movimiento y aceleración de la mesa. Por lo tanto la mesa se moverá en dirección Noreste pero con mayor inclinación hacia el Este ya que el sujeto A ejerce mayor fuerza que el sujeto B,.

3.3- Tercera Ley de Newton en su Aplicación:

Un ejemplo para este caso puede ser un hombre que empuja una mesa. En este caso el hombre ejerce una fuerza f1 y la mesa en este caso reacciona y empuja a la persona con una fuerza f2. Para hacer más fácil entender este ejemplo, imagine que el sujeto y la mesa tienen la misma masa y están sobre una superficie lisa sin fricción, en este caso observaríamos que tanto la mesa como la persona se pondrían en un movimiento igual pero en sentido contrario.

Conclusiones

Nosotros creemos que la mejor conclusión que se puede sacar de un trabajo como este es que la fuerza está presente en nuestras vidas a cada momento aunque nunca pensemos en ello o simplemente nonos demos cuenta. Además con este trabajo nosotros pudimos aprender mejor, lo que es una fuerza, aprendimos desde el concepto mismo hasta como medirlas, y exactamente de que maneras actúan las fuerzas en nuestra vida diaria, hasta en las cosas mas simples, la fuerza esta presente en toda situación que presente movimiento. Gracias a la elaboración de este informe, ahora nosotros conocemos algunas de las teorías que han habido a lo lago de la humanidad acerca de la fuerza, las ideas de Aristóteles, Galileo Galilei, y por ultimo del físico inglés Isaac Newton, y de esta manera conocer y aprender concretamente cuales son las teorías acerca de la fuerza que están vigentes hoy en día.

Bueno eso es todo, esperamos que le haya gustado nuestro trabajo, y ojalá que la información que éste contiene le haya servido, ya que por lo menos a nosotros nos sirvió mucho.

Bibliografía:

1.

Libro: Física Pssc, tomo 1 y 2, Capítulo 11

Tercera edición

Autores: Haber-Scham-Cross-Dodge-Walter

Editorial: Reverté.

2.

Libro: Física General, Capítulo 5

Tercera Edición Actualizada

Autores: Beatriz Alborenga-Antonio Máximo

Editorial: Harla

3.

Libro: Física, Capítulo 13

Cuarta Edición

Autores: Physical science study commitee

Editorial: Reverté

4.

Libro: Física, tomo 1, Capítulo 14

Cuarta Edición

Autores: Raymond A. Serway-James Madison University.

Editorial: Mcgrow-Hill.

http://genesis.uag.mx/edmedia/material/fisica/leyesnewton2.htm



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