Las Leyes de Newton, también conocidas como Leyes del movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la dinámica, en particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos.

Revolucionaron los conceptos básicos de la física y el movimiento de los cuerpos en el universo, en tanto que constituyen los cimientos no sólo de la dinámica clásica sino también de la física clásica en general. Aunque incluyen ciertas definiciones y en cierto sentido pueden verse como axiomas, Newton afirmó que estaban basadas en observaciones y experimentos cuantitativos; ciertamente no pueden derivarse a partir de otras relaciones más básicas. La demostración de su validez radica en sus predicciones.

La validez de esas predicciones fue verificada en todos y cada uno de los casos durante más de dos siglos.

Primera Ley de Newton

La cantidad de movimiento o momentum está asociada a la cantidad de masa que tiene un objeto y a la velocidad con que este se mueve; es transferible, es decir, una persona o un objeto pueden transferir momentum a un cuerpo.

Fue el propio Newton quien introdujo el concepto de momento lineal (aunque él lo llamaba cantidad de movimiento) con el fin de disponer de una expresión que combinara las magnitudes características de una partícula material en movimiento: su masa (toda partícula material tiene masa) y su velocidad (magnitud que caracteriza el movimiento)

Se define el momento lineal , como p :

P = m * v

Por tanto el momento lineal, , es una magnitud vectorial, ya que resulta de multiplicar la masa (m) por la velocidad (v). Su dirección y sentido coinciden con los del vector velocidad.

Primero que todo comencemos por definir que significa Energía:

Es una magnitud peculiar. No siempre se la advierte y adopta diversas formas. La energía es sólo de sus muchas formas. Hay energía en cuerpos que se mueven (energía cinética), pero también puede haberla en (energía potencial).

Hay energía en un cuerpo caliente (energía térmica o interna) pero también la hay por el solo hecho de que un cuerpo tenga masa (energía en reposo descubierta por Einstein). En fin, la energía es un concepto bastante abstracto cuya definición más general podría ser:

La energía es una medida de la capacidad de un cuerpo (o conjunto de cuerpos) para efectuar un

trabajo.

Se denomina trabajo infinitesimal, al producto escalar del vector fuerza por el vector desplazamiento.

dW = F dr = F ds cos θ = Ftds

Donde Ft es la componente de la fuerza a lo largo del desplazamiento, ds es el módulo del vector desplazamiento dr, y q  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 infinitesimales.

Su significado geométrico es el área bajo la representación gráfica de la función que relaciona la componente tangencial de la fuerza Ft, y el desplazamiento s.

Ejemplo: Calcular el trabajo necesario para estirar un muelle 5 cm, si la constante del muelle es 1000 N/m.

La fuerza necesaria para deformar un muelle es F=1000·x N, donde x es la deformación. El trabajo de esta fuerza se calcula mediante la integral.

El área del triángulo de la figura es (0.05·50)/2=1.25 J

Cuando la fuerza es constante, el trabajo se obtiene multiplicando la componente de la fuerza a lo largo del desplazamiento por el desplazamiento.

W = Ft s

Ejemplo:

Calcular el trabajo de una fuerza constante de 12 N, cuyo punto de aplicación se traslada 7 m, si el ángulo entre las direcciones de la fuerza y del desplazamiento son 0º, 60º, 90º, 135º, 180º.

• Si la fuerza y el desplazamiento tienen el mismo sentido, el trabajo es positivo

• Si la fuerza y el desplazamiento tienen sentidos contrarios, el trabajo es negativo

• Si la fuerza es perpendicular al desplazamiento, el trabajo es nulo.

Se empuja una caja sobre una superficie rugosa que contiene herramientas de la construcción, tiene una velocidad uniforme mediante una fuerza de 500 Newtons, Inclinado 36º con la horizontal. Hallar el trabajo realizado para mover el cuerpo 7 m hacia delante.

36º

F f

En una construcción de un edificio de 30 pisos cae un martillo sobre un trabajador, este impacta sobre su cabeza quien iba pasando.Esta persona no contaba con casco de seguridad, pues la investigación del caso determino lo siguiente:

Para determinar la velocidad del impacto del martillo sobre el trabajador:

Ep = Ec Ep = ½ m v2 Ep = 294 Joule (ec A) 294 Joule = ½ 0,5 Kg. V2

294 * 20,5

V = 1.176

V= 34,3 m/sV = 123,45 km/h

El martillo de 0,5 kg impacto con una velocidad de 123,45 km/h, sobre la cabeza del trabajador. El cual no llevaba casco de seguridad, pues realizaba solo labores administrativas. Quedo con tec abierto y licencia médica.

La potencia que se requiere para desplazar esta caja 7 m al cabo de media hora, es:

P = W t

P = 2800 Joule 1800 s

P= 1,56 Watts

Ejemplo: de potencia y su aplicación en prevención de riesgos:

El trabajador realiza un trabajo de 1800 Joule en la cual solamente se considera la fuerza de las componentes según el eje de las x y una potencia de 1,56 watts para trasladar esta caja de herramientas a 7 mts durante 30 min. Y esta se requería con mucha urgencia pues había una emergencia que solucionar por ese motivo se realizó esta actividad de la forma antes descrita.

Ejemplo: de rendimiento y su aplicación en prevención de riesgos

Un generado de vapor utiliza carbón como combustible, cuyo poder calorífico ( potencia entregada) es de 7300 kcal/kg de carbón y la potencia utilizada por la caldera es de 5.700 kcal/kg de carbón, el rendimiento mecánico es :

N = P.U 100%

P.E.

N = 5.700 kcal/kg 100%

7.300 kcal/kg

N = 78 %

El rendimiento de este equipo es de un 78% pues hay un 22% de perdidas producto de los sumos de la combustión y perdidas de calor por problemas de la aislación del equipo y otros.