Lizette Martinez Cardiel Ciencias 2 Física

SEGUNDA LEY DE NEWTON Enseñanza de las Ciencias a través de Modelos Matemáticos Pag 57 2da ley de newton

En esta actividad obtendremos relaciones equivalentes a la segunda ley de Newton. Imagina un bloque sobre el que actúa una fuerza F, como lo muestra el diagrama siguiente (no hay fricción entre la mesa y el bloque).

¿Qué efecto tendrá la fuerza? (escoge una de las opciones siguientes). a) El bloque no se moverá. b) El bloque se moverá si la magnitud de la fuerza es lo suficientemente grande. c) El bloque se moverá con velocidad constante. d) El bloque se acelerará. Supongamos que realizamos un experimento con el bloque de arriba, variando la fuerza aplicada y observando su movimiento. El bloque siempre se acelerará. Las aceleraciones producidas por varias fuerzas están dadas en la tabla siguiente Describe qué relación observas entre la fuerza aplicada y la aceleración producida. ¿Cuál será la aceleración producida si la fuerza aplicada es de 200 Newtons? _______________ ¿Cuál será la aceleración producida si la fuerza aplicada es de 10 newtons?_________________ ¿Cuál es el valor de la masa del bloque con la que se hizo este experimento?_____________ kg. Supón ahora que se realiza el experimento anterior pero con otro bloque distinto, variando la fuerza aplicada y observando su movimiento. Los valores de la aceleración producida por varias fuerzas están dados en la tabla siguiente. Describe qué relación observas entre la fuerza aplicada y la aceleración producida. ¿Cuál será la aceleración producida si la fuerza aplicada es de 200 newtons?

¿Cuál será la aceleración producida si la fuerza aplicada es de 10 newtons?

Compara las aceleraciones producidas de este experimento con el anterior. ¿Son mayores o menores? _______________ De acuerdo con esto, ¿es mayor o menor la masa del bloque utilizado en este experimento con respecto al anterior? ¿Cuál es el valor de la masa del bloque de este experimento? __________________ kg. Dos formas equivalentes de escribir la segunda ley de Newton son las siguientes:

En cada uno de los dos experimentos de arriba. 1. Usa la primera forma para obtener la masa del bloque que se usó en ese experimento. 2. Usa la segunda forma y la masa obtenida para verificar los valores de la aceleración dados en las tablas para cada una de las 6 fuerzas aplicadas. Describe con tus propias palabras lo que significa la segunda ley de Newton. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ En esta actividad profundizaremos sobre el significado de la F en la segunda ley de Newton: F = m a. ¿Qué significa la m en esta fórmula? ________________________________________________ ¿Qué significa la a en esta fórmula? ________________________________________________ ¿Qué significa la F en esta fórmula? ________________________________________________ La segunda ley de Newton puede expresarse de manera más completa como:

Fuerza neta aplicada = masa aceleración Para entender esta forma de la segunda ley, pensemos en la siguiente situación. Sobre un bloque de masa m actúan dos fuerzas, una hacia la derecha Fd y otra hacia la izquierda Fi , como lo muestra el diagrama siguiente.

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Supongamos como ejemplo que el bloque tiene una masa de 100 kilogramos y que las magnitudes de las fuerzas son: Fd = 300 N y Fi = 200 N. ¿Qué pasará? ¿Con qué aceleración se moverá la masa? En este caso, la masa se moverá hacia la derecha ya que la fuerza más grande de las dos es _______________________________________________________________________________ La fuerza neta será de F = Fd – Fi = 300 – 200 = _______________________________ N. Así, la aceleración de la masa será de ________________ m/s2 (sugerencia: a = F/m). Supongamos ahora que el bloque tiene una masa de 200 kilogramos y que las magnitudes de las fuerzas son: Fd = 100 N y Fi = 700 N. ¿Qué pasará? ¿Con qué aceleración se moverá la masa? En este caso, la masa se moverá hacia la ___________________________________________ya que _______________________________________________ La fuerza neta será de F = Fd – Fi = _____________ – _____________ = _____________ N. Así, la aceleración de la masa será de ________________________________________ m/s2. Supongamos ahora que el bloque tiene una masa de 1 000 kilogramos y que las magnitudes de las fuerzas son: Fd = 500 N y Fi = 500 N. ¿Qué pasará? ¿Con qué aceleración se moverá la masa? En este caso, la masa se moverá hacia la ___________________ ya que ________________ _______________________________________________________________________________ La fuerza neta será de F = Fd – Fi = ______________ – _____________ = _____________ N.

Así, la aceleración de la masa será de ________________________________________ m/s2. Los tres casos anteriores están resumidos en las primeras tres filas de la tabla siguiente. En esta misma tabla se dan otros cuatro casos que tú tienes que analizar para completar los datos que falten:

¿A qué conclusiones puedes llegar del trabajo de esta actividad?

TERCERA LEY DE NEWTON:

“A toda fuerza de acción le corresponde una fuerza de reacción de igual magnitud y dirección pero de sentido contrario.” Como ya revisamos las fuerzas son interacciones que se dan entre dos cuerpos, lo que significa que la acción de una fuerza sobre un cuerpo no puede darse sin que haya otro cuerpo que la produzca. Un ejemplo, es cuando se realiza un salto de un trampolín, el clavadista ejerce una fuerza contra el trampolín y éste a su vez ejerce una fuerza en contra del mismo clavadista. Newton comprendió que en la interacción entre dos cuerpos siempre las fuerzas aparecen en pares, es decir una fuerza de acción y otra de reacción de igual magnitud y sentido contrario, así formulo su tercera Ley. En ocasiones resulta un poco difícil reconocer cual es la acción y cual la reacción, pero no debemos de perder de vista que se requieren dos objetos para que esto ocurra, ya que si tomáramos solo un objeto entonces las fuerzas se anularían. Veamos varios ejemplos: 1. Cuando dos personas tiran de una cuerda en sentido contrario con la misma fuerza, aquí podríamos pensar que es acción -reacción, pero no es así ya que las fuerzas actúan solo en la cuerda y por lo tanto se anulan. Eso trae por consecuencia que se establezca un equilibrio, como resultado las dos personas siguen tirando, sin lograr mover la cuerda. 2. Un cohete espacial se eleva gracias a la fuerza que ejercen los gases de combustión que salen por la parte de abajo, esta sería la

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fuerza de acción, mientras que la de reacción seria el impulso por parte del mismo cohete para elevarse en dirección contraria a la fuerza de acción. 3. Cuando se trata de remar, la acción la ejerce el remo y la reacción la ejerce el agua. 4. Cuando caminas, tu pie ejerce una fuerza de acción sobre el piso, y el piso (la tierra) ejerce una fuerza de reacción en contra de tu pie. Ahora realiza una actividad, golpea con tu mano la pared, ¿sientes la reacción? Así es, tu mano ejerce una fuerza de acción en contra de la pared, y la pared ejerce una fuerza de reacción en contra de tu mano, y como la fuerza de acción fue grande así mismo la reacción es grande, y por eso sientes dolor. Newton en su tiempo revoluciono las ideas que se tenían en el conocimiento del movimiento de las cosas, sus tres leyes son un conjunto de reglas que nos ayudan a interpretar y predecir los efectos de las fuerzas en todas las actividades de nuestra vida.

Cuando uno se apoya en la pared, cuando hay un libro sobre la mesa o cuando se empuja un auto hay fuerzas que actúan sobre los cuerpos, y más de las que uno piensa. En el ejemplo del auto claro que hay una fuerza, la de la persona que empuja, pero que sucede con los otros ejemplos. Sobre los cuerpos están actuando muchas fuerzas constantemente como la de gravedad, que es la atracción que ejercen todos los cuerpos sobre los otros; la normal, que es la que evitan que los cuerpos caigan cuando están sobre algo; la de roce, que actúa contra el sentido del movimiento; la de acción y la de reacción. Son estas últimas dos las que son representadas en la tercera ley de Newton. Normalmente en la naturaleza las fuerzas no se presentan solas, sino que en pares como son las fuerzas de acción y reacción.

La tercera ley de Newton explica las fuerzas de acción y reacción. Estas fuerzas las ejercen todos los cuerpos que están en contacto con otro, así un libro sobre la mesa ejerce una fuerza de acción sobre la mesa y la mesa una fuerza de reacción sobre el libro. Estas fuerzas son iguales pero contrarias; es decir tienen el mismo modulo y sentido, pero son opuestas en dirección. Esto significa que siempre en que un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro este también ejerce una fuerza sobre él. Se nombra fuerza de acción a la que es ejercida por el primer cuerpo que origina una fuerza sobre otro, por lo tanto se denomina fuerza de reacción a la es originada por el cuerpo que recibe y reacciona (De allí el nombre) con esta otra fuerza sobre el primer cuerpo. ¿Pero qué pasa cuando ningún cuerpo origino primariamente la fuerza, como en el ejemplo del libro sobre la mesa? Cualquiera puede ser denominada fuerza de acción y obviamente a la otra se le denominará como fuerza de reacción. Ejemplos En la siguiente imagen se encuentran cinco ejemplos más de las fuerzas a de acción y reacción:

La fuerza que ejerce la bala sobre la pistola y la que ejerce la pistola sobre la bala provocando el disparo de esta. La fuerza que ejerce el avión sobre el aire, provoca que el aire reaccione sobre el avión provocando el desplazamiento de este. La fuerza del misil hacia el aire y la del aire sobre el misil provoca el movimiento del misil. La fuerza que la mano ejerce sobre la mesa y la que esta ejerce de vuelta no da como resultado el movimiento debido a que las fuerzas son muy leves como para provocarlo. La fuerza que ejerce el remo sobre el muelle no es suficiente como para moverlo pero la fuerza de reacción del muelle si es suficiente como para mover al remo hacia atrás, llevando al hombre hacia atrás, por lo que el bote es arrastrado hacia atrás. Otros ejemplos: Al patear una pelota, el pie ejerce una fuerza sobre ésta; pero, al mismo tiempo, puede sentirse una fuerza en dirección contraria ejercida por la pelota sobre el pie. Si una persona empuja a una pared la pared. La persona ejerce una fuerza sobre la pared y la pared otra fuerza sobre la persona. Cuando una persona camina empuja hacia atrás el suelo, la reacción del suelo es empujarlo hacia adelante, por lo que se origina un movimiento de la persona hacia adelante. Lo mismo sucede con un auto en movimiento, las ruedas empujan el camino y este la empuja hacia adelante. Un objeto colgando de una cuerda ejerce una fuerza sobre la cuerda hacia abajo, pero la cuerda ejerce una fuerza sobre este objeto hacia arriba, dando como resultado que el objeto siga colgando y no caiga.

Además de cambiar de forma los objetos, las fuerzas pueden ......

___frenar o dismuir la velocidad de un cuerpo que está en movimiento. ___poner en movimiento un cuerpo que está parado. ___aumentar la velocidad de un cuerpo que ya se está moviendo. ___cambiar la dirección en la que se mueve el cuerpo.

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1 Newton es

___la fuerza que aplicada sobre un cuerpo de masa 1 g produce una aceleración de 1 m/s2

___la fuerza que aplicada sobre un cuerpo de masa 1 kg produce una aceleración de 1 m/s2

___la fuerza que aplicada sobre un cuerpo de masa 1 kg produce una aceleración de 1 cm/s2

___la fuerza que aplicada sobre un cuerpo de masa 1 g produce una aceleración de 1 mm/s2

Completa la primera ley de Newton: compensan cuerpo fuerzas recta reposo uniforme

Si sobre un no actúan , o las que actúan se unas con otras, el cuerpo está en o se

mueve en línea con velocidad . Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza o las resultante de las fuerzas que actúan es cero...

___el cuerpo no se mueve.

___el cuerpo se mueve con un movimiento rectilíneo uniforme. ___el cuerpo se mueve con un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. ___el cuerpo se mueve con un movimiento rectilíneo uniformemente retardado. Relaciona en la formula F = m.a cada letra con la magnitud

F= m= a=

La igualdad F = m.a es la expresión matemática de..... ___la segunda ley de Newton. ___la primera ley de Newton. ___la tercera ley de Newton. ___la cuarta ley de Newton La parte de la física que estudia el movimiento y las causas que lo producen es la.... cinética. Cinemática. dinámica. estática. Si un cuerpo está en reposo..... ___sobre él no actúa ninguna fuerza. ___la resultante de las fuerzas que actúan sobre él es nula. ___sólo actúa una fuerza sobre él. ___sólo actúan dos fuerzas sobre él que se contrarrestan. Isaac Newton nació en el año........ 1.642 1.462 1.264 1.962 La primera ley de Newton se conoce también como .... ___principio de energía ___principio gravitatorio universal ___principio de conservación de la masa ___principio de inercia Entra a la siguiente pag http://www.isftic.mepsyd.es/w3/eos/MaterialesEducativos/mem2007/dinamica_leyes_newton/dinamica/