LEYES DE NEWTON

Def: El estado de movimiento de una partícula está determinado por su Cantidad de movimiento lineal o momentun lineal

El momento lineal, ímpetu o cantidad de movimiento p de una partícula se define como el producto de su masa por la velocidad:

vmp

El momento total Psist de un sistema de muchas partículas es

pvmPi

ii

iisist

Siempre que interactúan dos o mas partículas en un sistema aislado, la cantidad de movimiento total del sistema permanece constante.

En una prueba de choque, un automóvil de 1 500 kg de masa choca con una pared, como se muestra en la figura. Las velocidades inicial y final del automóvil son V i = -15.0iˆ m/s y v f = 2.60iˆ m/s, respectivamente. Si la colisión dura 0.150 s, encuentre la variación en la cantidad de movimiento.

PRIMERA LEY DE NEWTON: ( Ley de la inercia)

EXISTEN LOS SISTEMAS DE REFERENCIAS INERCIALES RESPECTO A LOS CUALES UN CUERPO NO CAMBIA SUS ESTADO DE MOVIMIENTO, amenos que actué sobre él una fuerza externa.

El concepto de sistema de referencia inercial es crucial porque las leyes primera, segunda y tercera de Newton son válidas únicamente en sistemas de referencia inerciales.

QUE ES FUERZA Y CUALES SON ESAS FUERZAS EN LA NATURALEZA?

1. La fuerza gravitacional o fuerza debido a la gravedad de un objeto por el hecho de tener masa.

2. La fuerza electromagnética. La fuerza entre las cargas eléctricas. 3. La fuerza nuclear fuerte. La fuerza entre partículas subatómicas. 4. La fuerza nuclear débil. La fuerza entre las partículas subatómicas durante algunos procesos de decaimiento radiactivos.

Las fuerzas en la naturaleza. Todas las fuerzas que se observan en la

naturaleza pueden explicarse en función de cuatro interacciones básicas que ocurren entre partículas:

“Una fuerza es una influencia externa ejercida sobre un cuerpo a fin de cambiar su estado, ya sea de reposo o de movimiento uniforme en línea recta”.

Otras fuerzas en la naturaleza.

Fuerza debido a resortes. Fuerzas de contacto fuerza ascensional. Fuerzas de rozamiento

Las fuerzas en la naturaleza. La fuerza gravitacional o fuerza debido a la gravedad de un objeto por el hecho de tener masa.

1. La fuerza gravitatoria. La fuerza de atracción mutua entre los objetos (masa).

Toda partícula en el Universo atrae a cualquier otra partícula con una fuerza que es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.

Cual es la fuerza que el sol ejerce sobre la tierra?. La masa del sol es 1,989 × 1030 kg y la de la tierra es 5,972 × 1024 kg . Asuma a la tierra y al sol como partículas. La distancia sol tierra es 149.600.000 km

Cual es la fuerza que la tierra ejerce sobre el sol ?.

TIERRA

SOL

Un planeta tiene dos lunas de igual masa. La luna 1 esta en orbita circular de radio r. La luna 2 esta en orbita circular de radio 2r. ¿Cual es la magnitud de la fuerza gravitacional que ejerce el planeta sobre la luna 2? a) cuatro veces mayor que sobre la luna 1, b) dos veces mayor que sobre la luna 1, c) igual que sobre la luna 1, d) la mitad de la ejercida sobre la luna 1, e) un cuarto de la ejercida sobre la luna 1.

La Estación Espacial Internacional opera a una altura de 350 km. Los planes para la construcción final muestran que 4.22 x 106 N de material, pesado en la superficie de la Tierra, fue transportado por diferentes naves espaciales. ¿Cual es el peso de la estación espacial cuando esta en orbita?

La Estación Espacial Internacional opera a una altura de 350 km. Los planes para la construcción final muestran que 4.22 x 106 N de material, pesado en la superficie de la Tierra, fue transportado por diferentes naves espaciales. ¿Cual es el peso de la estación espacial cuando esta en orbita?

Con el radio conocido de la Tierra y g = 9.80 m/s2 en la superficie de la Tierra, encuentre la densidad promedio de la Tierra.

EJERCICIOS CAP 13 SERWAY

LEY DE HOOKE

Esfuerzo [Pa]

Deformación [fracción o % ]: es el cambio relativo en las dimensiones de un cuerpo como resultado de la acción de agentes deformadores. La deformación puede ser ELÁSTICA O PLÁSTICA.

Es el módulo de elasticidad o de Young

CURVAS ESFUERZO DEFORMACIÓN

•Pendiente de la parte inicial de las curvas esfuerzo-deformación para el ciclo i-ésimo Ei.

Para el primer ciclo este parámetro, E1, coincide con el módulo de elasticidad del material.

Es el módulo de elasticidad o de Young

LEY DE HOOKE

Compresión

Flexión

Caída de dardo

Compresión

LEY DE HOOKE: Caso de un resorte

En donde k es la constante de fuerza, una medida de la rigidez del muelle. El signo negativo de la ecuación significa que cuando el resorte se estira o comprime, la fuerza que ejerce es de sentido opuesto a la diferencia de longitud.

La fuerza perpendicular a las superficies en contacto, se denomina fuerza Normal.

La componente paralela de la fuerza de contacto ejercida por un cuerpo sobre otro se llama fuerza de rozamiento.

FUERZAS DE CONTACTO

Galileo, y posteriormente Newton, reconocieron que si los cuerpos se detenían en su movimiento en las experiencias diarias era debido al rozamiento. Si este se reduce, el cambio de velocidad se reduce.

Por que los objetos se detienen??

Rozamiento

Rozamiento

Ni caminar ni moverse en automóvil sería posible sin el rozamiento. Para ponerse en marcha por una superficie horizontal hace falta el rozamiento y, una vez en marcha, para cambiar la dirección o la velocidad del movimiento también hace falta rozamiento.

Los experimentos muestran que fe,max es proporcional a la fuerza normal ejercida por una superficie sobre la otra:

nee Fff max e,

En donde la constante de proporcionalidad e , llamada coeficiente de rozamiento estático, depende de la naturaleza de las superficies en contacto.

El coeficiente de rozamiento cinético c se define como el cociente entre los módulos de la fuerza de rozamiento cinético fc y la fuerza normal Fn :

ncFf c

En donde c depende de la naturaleza de las superficies en contacto.

Experimentalmente resulta que

ec

La componente paralela de la fuerza de contacto ejercida por un cuerpo sobre otro se llama fuerza de rozamiento.

Los objetos se resisten intrínsecamente a ser acelerados. Esta propiedad intrínseca de un cuerpo es la masa. Es una medida de la inercia del cuerpo. La masa de un cuerpo no depende de su localización.

SEGUNDA LEY DE NEWTON

“El efecto de una fuerza neta externa actuando sobre un cuerpo es cambiar su estado de movimiento, en forma tal que:

La fuerza necesaria para producir una aceleración de 1 m/s2 sobre el cuerpo patrón (masa= 1Kg) es por definición 1newton ( N).

[1 N]= [1Kg m/s2]

Este resultado se conoce con el nombre de ley de conservación del momento lineal:

Si = 0 Es constante

Un arquero de 60 kg esta de pie en reposo sobre hielo sin fricción y dispara una flecha de 0.50 kg horizontalmente a 50 m/s (figura). ¿Con que velocidad el arquero se mueve sobre el hielo después de disparar la flecha?

TERCERA LEY DE NEWTON:

Las fuerzas siempre actúan por pares iguales y opuestos. Si el cuerpo A ejerce una fuerza FA,B sobre el cuerpo B, éste ejerce una fuerza igual, pero opuesta FB,A sobre el cuerpo A. Así pues,

Vemos que las dos fuerzas se dan en pares y que ambas fuerzas actúan simultáneamente (acción y reacción) y sobre objetos diferentes.

DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE

COMO EVALUAR LA FUERZA NETA?

En una prueba de choque, un automóvil de 1 500 kg de masa choca con una pared, como se muestra en la figura. Las velocidades inicial y final del automóvil son V i = -15.0iˆ m/s y v f = 2.60iˆ m/s, respectivamente. Si la colisión dura 0.150 s, encuentre el impulso causado por la colisión y la fuerza promedio ejercida en el automóvil.

Un método general para resolver problemas utilizando las leyes de Newton es :

1. Dibujar un diagrama claro y elegir el sistema de referencia

2. Aislar los objetos (partículas) que nos interesa y dibujar para cada uno un diagrama que muestre todas las fuerzas que actúan sobre los objetos (diagrama de cuerpo libre). Elegir un sistema de coordenadas conveniente para cada objeto e incluirlo en el diagrama de fuerzas para este objeto.

Si el rozamiento es cinético, la fuerza de rozamiento se obtiene usando fc=cFn.

Si el rozamiento es estático, se relaciona la fuerza de rozamiento máxima con la fuerza normal usando fe,max = eFn.

3. Aplicar la segunda ley de Newton SF=ma, en cada una de las direcciones (x,y). Así: SFx=maX; SFy=maY;

4. En problemas donde hay dos o más objetos, para simplificar las ecuaciones, use la tercera ley de Newton y todas las ligaduras.

5. Despejar las incógnitas de las ecuaciones resultantes.

6. Comprobar si los resultados tienen las unidades correctas y parecen razonables.

RECETA

Un semáforo que pesa 122 N cuelga de un cable unido a otros dos cables sostenidos a un soporte como en la figura 5.10ª. Los cables superiores forman ángulos de 37.0° y 53.0° con la horizontal. Estos cables superiores no son tan fuertes como el cable vertical y se romperán si la tensión en ellos supera los 100 N. ¿El semáforo permanecerá colgado en esta situación, o alguno de los cables se romperá?