Introduccin 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 Aristteles, pasando por Galileo, hasta las leyes de Newton, las cuales son las teoras aceptadas de la poca contempornea. Dentro de este trabajo tambin nos referiremos a la vida del importante fsico ingls, Isaac Newton. Daremos a entender, con ejemplos cotidianos de la vida de cualquiera de nosotros, las tres teoras o leyes planteadas por Newton. Esto har que nuestro trabajo sea comprensible para todo tipo de personas, desde los puntos de vista de ms mnimos requerimientos hasta otros ms avanzados, para que as cualquier tipo de persona se d cuenta de cmo actan las fuerzas en nuestra vida diaria. Pero lo ms importante es a travs de este trabajo, aprender de forma clara, entretenida y sintetizada todo lo que hemos mencionado con anterioridad a lo largo de esta introduccin. Bueno, eso es todo acerca de la introduccin, ojal que nuestro trabajo sea de su agrado ya que tomamos mucho tiempo y pusimos mucha dedicacin buscando toda informacin en libros con el fin de presentar un buen trabajo. Objetivos generales 1. Ms que nada a travs 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 adems explicar la evolucin que ha tenido esta rama de la fsica con el pasar de los aos, en cuanto a las creencias y teoras que ha tenido el hombre acerca de sta, pasando por el maestro Aristteles,

siguiendo por Galileo, y llegando hasta las creencias que se tienen en nuestros das, impuestas por el gran genio ingls de la fsica Isaac Newton. 3. El ltimo de nuestros tres objetivos es, explicar a travs de simples ejemplos, fciles de entender para todo tipo de personas, las tres leyes o teoras de Newton. Esto lo lograremos citando algunos ejemplos de estas leyes que ocurran en nuestra vida cotidiana. A continuacin proceda a dar vuelta la pagina y disfrutar del entretenido informe. Quin fue Isaac Newton? El gran fsico matemtico que formul las leyes bsicas de la mecnica, llamado Isaac Newton, naci en la navidad de 1642, fue el mismo ao de la muerte del gran Galileo Galilei. Newton naci en una pequea ciudad de Inglaterra. Su educacin estuvo a cargo de su abuela, este hecho nos deja claro la falta de afecto que Newton tuvo, esta falta de afecto influy bastante en lo que fue su personalidad, un joven tmido, introspectivo, y hasta cierto punto, intolerante, lo que lo caracteriz siendo adulto. Su pasin, desde pequeo, fueron los pequeos juguetes y aparatos mecnicos, y adems al parecer este tena una gran capacidad acadmica para las matemticas. Una vez cuando fue creciendo pasaba largas horas sobre los rboles, absorto en lecturas y de todos tipos. A sus 18 aos un to lo mand a estudiar a la Trinity College de la Cambridge University, cerca de Londres, en esta universidad se dedic inicialmente al estudio de las matemticas revelndose como un alumno 1excelente. 1.Fuerza 1.1Concepto: 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, as el hombre ha tenido desde siempre, quizs 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 direccin y sentido. En otras palabras, la fuerza, al tener estas caractersticas se puede definir como una magnitud fsica 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 fcil de demostrar, por ejemplo la atraccin de un imn 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 fsica es muy difcil definir un concepto con palabras concretas, por lo que nos hemos basado principalmente en ejemplos. 1.2Cmo se nos hace posible medir una fuerza? Cuando una fuerza cualquiera es ejercida sobre un resorte, ste se estira y se deforma. Este hecho se utiliza para evaluar o medir la fuerza. Todas las magnitudes fsicas tienen alguna unidad de medida. En el caso de la fuerza, la medida escogida convencionalmente es la que se denomina KilogramoFuerza (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 Dinammetro.

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. 1.3Fuerza a travs de la Historia: Aristteles: El filsofo Aristteles al analizar las relaciones entre las fuerzas y el movimiento, crea que un cuerpo solo podra mantenerse en movimiento cuando existiera una fuerza que actuase sobre l continuamente. De este modo que si un cuerpo estuviera en reposo y sin ninguna fuerza que actuara sobre l, permanecera en reposo, cuando una fuerza se ejerciera sobre el cuerpo se pondra en movimiento solo entonces, pero al cesar la accin, el cuerpo volvera al reposo. Estas afirmaciones pareceran correctas a primera vista, pues en nuestra vida diaria observamos que los objetos en general solo se encuentran en movimiento cuando estn siendo jalados o empujados. Durante toda la edad media las ideas de Aristteles fueron aceptadas sin que se les hiciera un minucioso anlisis. Las crticas a estas teoras de Aristteles solo surgieron en el momento en que Galileo, otro importante pensador, propuso, dentro del siglo XVII, ideas ms acertadas de lo que hoy conocemos como la fuerza y sus principios. Galileo: Con la introduccin del mtodo cientfico experimental el estudio de los fenmenos fsicos Galileo realiz una serie de experimentos que lo llevaron a conclusiones ms acertadas que las del mismo Aristteles. 2Estando en reposo una esfera sobre una superficie horizontal, Galileo observo que al empujarla con cierta fuerza se pona en movimiento, por otra parte, y a diferencia de Aristteles, observ que la esfera segua

movindose y recorriendo cierta distancia an despus que dejaba de empujarla. As Galileo comprob que un cuerpo poda estar en movimiento sin la accin permanente de una fuerza constante o que la empujara. Cuando repiti el experimento usando una superficie horizontal ms lisa observ que el cuerpo luego de cesar la accin de fuerza, recorra una distancia mayor que el experimento anterior. Basndose en una serie de experimentos semejantes, Galileo concluy; que un cuerpo se detena despus de haber dejado de impulsarlo por el efecto de la friccin entre la superficie y el cuerpo la cual siempre acta para retardar y detener su movimiento de modo que si fuese posible eliminar totalmente la friccin el cuerpo continuara movindose en forma indefinida, esto es lo que se llama Movimiento Rectilneo 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 rectilneo uniforme. Dicho de otra manera cuando un cuerpo est en reposo tiende, por inercia a seguir inmvil y solamente por accin de una fuerza, podr salir de este estado. Si un cuerpo se haya en movimiento sin que ninguna fuerza acte sobre l el objeto tiende por inercia a moverse en lnea recta con velocidad constante. Se necesitar la accin de una fuerza para aumentar o disminuir su velocidad o para hacer que desve hacia un lado o hacia otro. 2.LAS LEYES DE NEWTON. 2.1 Primera ley de newton: En ausencia de la accin de fuerzas un cuerpo en reposo continuar en reposo y uno en movimiento, se mover en lnea recta y con velocidad constante

Al redactar y estructurar los principios de la mecnica, el importante fsico Isaac Newton se bas en todos los estudios realizados por otros fsicos que lo precedieron, entre ellos se encuentra Galileo. As se pude sealar que la primera ley de newton no es ms que una simple sntesis de las ideas de Galileo, referentes a la inercia y por esta misma razn esta ley de newton es denominada tambin con el nombre de ley de la inercia. 2.2 Segunda ley de Newton: La aceleracin que un cuerpo adquiere es directamente proporcional a la resultante de las fuerzas que actan en el y tiene la misma direccin y el mismo sentido que dicha resultante. Un cuerpo sometido a la accin de varias fuerzas, f1 f2 f3 etc... es posible sustituir el sistema de fuerzas por una fuerza nica resultante. La aceleracin que el cuerpo va adquirir luego de la accin de este sistema de fuerzas se obtiene como si el cuerpo estuviese sometido a la accin de una nica fuerza igual a la resultante. La segunda ley de Newton es una de las leyes bsicas de la mecnica 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 aplic para estudiar los movimientos de los planetas y el gran xito 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 direccin pero de sentido contrario. En sus estudios, Newton pudo comprobar que en la interaccin de dos cuerpos, la fuerza siempre aparecer en 3pares, para cada accin de un cuerpo sobre otro, siempre existir una reaccin igual y contraria de este sobre

el primero. Con todas estas observaciones Newton pudo sintetizar el enunciado de su tercera ley, conocida tambin como Ley de accin y la reaccin. Las dos fuerzas que se mencionan en el enunciado de la tercera ley de Newton se denominan accin y reaccin, cualquiera de ellas puede ser indistintamente considerada como la fuerza de accin o reaccin. Se observa que la accin es aplicada y por lo tanto acta en uno de los cuerpos y que la reaccin acta en el cuerpo que ejerce la accin, esto quiere decir que las fuerzas de accin y de reaccin estn aplicadas en cuerpos diferentes. 3APLICACIN 3.1Aplicacin de la primera ley de Newton o Ley de la inercia. La primera ley de Newton la podramos ejemplificar a travs de un simple ejemplo presente en nuestra vida cotidiana. Por ejemplo una persona situada en la parte posterior de un vehculo que recorre a una velocidad promedio de 60kms/hr. Este vehculo al momento de virar hacia un lado, producir que el sujeto ubicado en la parte posterior tienda a seguir en lnea recta, por lo que se mover a travs del asiento de un lado hacia otro (como lo que nosotros conocemos la mantequilla) se mover de un lado hacia otro siguiendo su lnea anterior de movimiento, pero el roce de la superficie del asiento producir que su movimiento no se prolongue exageradamente. 3.2Segunda ley de Newton en Aplicacin: 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 aceleracin de la mesa. Por lo tanto la mesa se mover en direccin Noreste pero con mayor inclinacin hacia el Este ya que el sujeto A ejerce mayor fuerza que el sujeto B,. 3.3 Tercera Ley de Newton en su Aplicacin: 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 ms fcil entender este ejemplo, imagine que el sujeto y la mesa tienen la misma masa y estn sobre una superficie lisa sin friccin, en este caso observaramos que tanto la mesa como la persona se pondran en un movimiento igual pero en sentido contrario. Conclusiones Nosotros creemos que la mejor conclusin que se puede sacar de un trabajo como este es que la fuerza est presente en nuestras vidas a cada momento aunque nunca pensemos en ello o simplemente nonos demos cuenta. Adems 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 actan las fuerzas en nuestra vida diaria, hasta en las cosas mas simples, la fuerza esta presente en toda situacin que presente movimiento. Gracias a la elaboracin de este informe, ahora nosotros conocemos algunas de las teoras que han habido a lo lago de la humanidad acerca de la fuerza, las ideas de Aristteles, Galileo Galilei, y por ultimo del fsico ingls Isaac Newton, y de esta manera conocer y aprender concretamente cuales son las teoras acerca de la fuerza que estn vigentes hoy en da.

4Bueno eso es todo, esperamos que le haya gustado nuestro trabajo, y ojal que la informacin que ste contiene le haya servido, ya que por lo menos a nosotros nos sirvi mucho.

Leyes de Newton

Ley de inercia.

Relacin entre fuerza y aceleracin.

Ley de accin y reaccin PRIMERA LEY DE NEWTON O LEY DE LA INERCIA La primera ley de Newton establece que: Un objeto en reposo permanece en reposo y un objeto en movimiento continuar en movimiento con una velocidad constante ( es decir, velocidad constante en una lnea recta ) a menos que experimente una fuerza externa neta. Esta ley de movimiento es un enunciado bsico de hecho, pero para saber qu significa es necesario entender los trminos reposo, movimiento y fuerza desequilibrada. Reposo y movimiento pueden ser pensados como trminos opuestos. Reposo es el estado de un objeto cuando no cambia de posicin en relacin a su alrededor. Si uno est sentado en una silla, puede decirse que est en reposo. Este trmino, sin embargo, es relativo. La silla puede ser uno de los asientos de un avin en movimiento. Es importante recordar aqu que uno no se est moviendo en relacin a su entorno inmediato. Si el reposo fuera definido como la ausencia total de movimiento, ste no existira en la naturaleza. An si alguien estuviera sentado en una silla en su casa, se estara moviendo, porque la silla est en la superficie de un planeta que est orbitando alrededor de una estrella, y esa estrella se est moviendo alrededor de una galaxia que a la vez se mueve a travs del universo. Es decir que estando sentado en reposo uno est viajando a una velocidad de cientos de kilmetros por segundo.

Movimiento es un trmino relativo. Toda la materia en el universo se est moviendo todo el tiempo, pero en la primera ley, el movimiento significa cambio de posicin en relacin al entorno inmediato. Una pelota est en reposo si est apoyada en el suelo. La pelota est en movimiento si est rodando porque entonces est cambiando su posicin en relacin a su alrededor. Cuando uno est sentado en una silla en un avin, est en reposo, si uno se levanta y camina por el pasillo, est en movimiento. Un cohete despegando de la plataforma pasa de un estado de reposo a un estado de movimiento. El tercer trmino importante para entender esta ley es el de fuerza desequilibrada. Si uno sostiene una pelota en su mano y la mantiene quieta, la pelota est en reposo. Todo el tiempo que la pelota est as sostenida recibe la accin de diversas fuerzas. La fuerza de gravedad trata de empujar la pelota hacia abajo, mientras a la vez la mano retiene la pelota para sostenerla. Las fuerzas que actan en la pelota estn equilibradas. Si soltamos la pelota, o movemos la mano hacia arriba, las fuerzas se desequilibran. La pelota entonces pasa de un estado de reposo a un estado de movimiento. En los vuelos espaciales las fuerzas se equilibran y desequilibran continuamente. Un cohete en la plataforma est equilibrado. La superficie de la misma empuja al cohete hacia arriba mientras que la gravedad trata de atraerlo hacia abajo. Como los motores estn encendidos, la embestida del cohete desequilibra las fuerzas, y as el cohete dispara hacia arriba. Luego, se detiene en el punto ms alto de su vuelo y cae hacia la tierra.

Los objetos en el espacio tambin reaccionan ante fuerzas. Una nave espacial movindose a travs del sistema solar est en constante movimiento. La nave espacial viajar en lnea recta si las fuerzas sobre la misma estn en equilibrio. Esto sucede solamente cuando est muy lejos de un gran campo de gravedad tal como lo es la tierra o los dems planetas y sus lunas. Si la nave espacial se acercara a un gran cuerpo en el espacio, la gravedad de ste desequilibrara las fuerzas y curvara su camino. Esto sucede, en particular, cuando es enviado por un cohete por un camino paralelo a la superficie de la tierra. Si el cohete lo dispara lo suficientemente rpido, ste orbitar la tierra. Ahora que estos tres trminos han sido explicados, es posible redefinir esta ley: Si un objeto, como un cohete, est en reposo, toma una fuerza en desequilibrio para moverse. Si el objeto ya est en movimiento, toma una fuerza desequilibrada para parar o cambiar su direccin o su velocidad. SEGUNDA LEY DE NEWTON O PRINCIPO FUNDAMENTAL DE LA DINAMICA La Primera ley de Newton nos dice que para que un cuerpo altere su movimiento es necesario que exista algo que provoque dicho cambio. Esealgo es lo que conocemos como fuerzas. Estas son el resultado de la accin 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 aceleracin que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relacin de la siguiente manera: F=ma Tanto la fuerza como la aceleracin son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, adems de un valor, una direccin y un sentido. De esta manera, la Segunda ley de Newton debe expresarse como: F=ma La 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 aceleracin de 1 m/s2, o sea, 1 N = 1 Kg 1 m/s2 La expresin de la Segunda ley de Newton que hemos dado es vlida para cuerpos cuya masa sea constante. Si la masa varia, como por ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es vlida la relacin 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 fsica nueva. Esta magnitud fsica es la cantidad de movimiento que se representa por la letra py que se define como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad, es decir: p=mv La cantidad de movimiento tambin se conoce como momento lineal. Es una magnitud vectorial y, en el Sistema Internacional se mide enKgm/s . En trminos de esta nueva magnitud fsica, la Segunda ley de Newton se expresa de la siguiente manera: La Fuerza que actua sobre un cuerpo es igual a la variacin temporal de la cantidad de movimiento de dicho cuerpo, es decir, F = dp/dt De esta forma incluimos tambin el caso de cuerpos cuya masa no sea constante. Para el caso de que la masa sea constante, recordando la definicin de cantidad de movimiento y que como se deriva un producto tenemos: F = d(mv)/dt = mdv/dt + dm/dt v Como la masa es constante dm/dt = 0 y recordando la definicin de aceleracin, nos queda F=ma tal y como habiamos visto anteriormente. Otra consecuencia de expresar la Segunda ley de Newton usando la cantidad de movimiento es lo que se conoce como Principio de conservacin de la cantidad de movimiento. Si la fuerza total que actua sobre un cuerpo es cero, la Segunda ley de Newton nos dice que: 0 = dp/dt

es 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 conservacin de la cantidad de movimiento: si la fuerza total que actua sobre un cuerpo es nula, la cantidad de movimiento del cuerpo permanece constante en el tiempo. TERCERA LEY DE NEWTON O LEY DE ACCIN Y REACCION

Tal como comentamos en al principio de la Segunda ley de Newton las fuerzas son el resultado de la accin de unos cuerpos sobre otros. La tercera ley, tambin conocida como Principio de accin y reaccin nos dice que si un cuerpo A ejerce una accin sobre otro cuerpo B, ste realiza sobre A otra accin igual y de sentido contrario. 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 reaccin del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba.

Este cohete espacial funciona mediante el principio de accinreaccin o tercera Ley de Newton. Al acelerar ejerce una gran fuerza sobre los gases, los que a su vez, ejercern otra igual y contraria que lo har despegar.Cuando estamos en una piscina y empujamos a alguien, nosotros tambien nos movemos en sentido contrario. Esto se debe a la reaccin que la otra persona hace sobre nosotros, aunque no haga el intento de empujarnos a nosotros. Hay que destacar que, aunque los pares de accin y reaccin tenga el mismo valor y sentidos contrarios, no se anulan entre si, puesto queactuan sobre cuerpos distintos. Cuando dos partculas interaccionan la fuerza que hace la partcula 1 sobre 2 es igual en mdulo y direccin pero de sentido contrario a la que hace 2 sobre 1.

Es decir, las fuerzas en la naturaleza se presentan por pares, fuerza de accin y fuerza de reaccin. Es conveniente decir aqu que no todas las fuerzas de igual mdulo y direccin pero de sentido contrario son fuerzas de accin y reaccin de momento se ha de tener en cuenta que estas fuerzas actan sobre cuerpos diferentes...

Aplicaciones sencillas de las leyes de Newton. Presentamos aqu algunos ejemplos de aplicacin de las leyes indicando una serie de puntos a seguir a la hora de analizar dinmicamente una partcula Localizar fuerzas Eleccin de una sistema de referencia adecuado, de tal manera que uno de los ejes coincida con la direccin de movimiento. Descomposicin de fuerzas segn los ejes. Aplicacin de los principios fundamentales segn proceda.

Fuerzas de rozamiento Cuando un cuerpo est en movimiento sobre una superficie spera, o cuando un objeto se mueve a travs de un medio viscoso, como el aire o el agua, existe una resistencia al movimiento debido a la interaccin del objeto con el medio que le rodea. A una fuerza de resistencia de esta naturaleza se le conoce como fuerza de rozamiento o de friccin. Las fuerzas de rozamiento o de friccin son muy importantes en la vida cotidiana. Por ejemplo, las fuerzas de rozamiento permiten caminar o correr y son necesarias para que se realice el movimiento de los vehculos con ruedas.

Considere un bloque sobre una mesa horizontal. S se aplica una fuerza externa horizontal F al bloque, actuando hacia la derecha, permanecer estacionario si F no es demasiado grande. La fuerza que evita el movimiento del bloque acta hacia la izquierda y es la fuerza de rozamiento, fs. En tanto el bloque est en equilibrio, fs = F. Como el bloque permanece estacionario, a esta fuerza de rozamiento se le da el nombre de fuerza de rozamiento esttico, fs. Si se sigue incrementando la magnitud de F, en cierto momento el bloque se deslizar. Cuando el bloque est a punto de deslizarse, fs, es un mxmo (fuerza de rozamiento esttica mxima); al hacerse F mayor que fs, m, entonces se mueve y se acelera hacia la derecha. Al quedar el bloque en movimiento, la fuerza de rozamiento se hace menor que fs, a esta nueva fuerza se le denomina fuerza de rozamiento cntico, fk.

En el ejemplo siguiente localizaremos las fuerzas sobre los cuerpos 1 y 2 incluida la de rozamiento existente entre el cuerpo 1 y el plano horizontal...