Leyes de newton
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Leyes de newton Leyes de newton Presentation Transcript

  • Leyes de NewtonPrimera ley de Newton o Ley de la inerciaLa primera ley del movimiento rebate la idea aristotélica de que un cuerpo sólopuede mantenerse en movimiento si se le aplica una fuerza. Newton expone que:Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme yrectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresassobre él.5Esta ley postula, por tanto, que un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estadoinicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que seaplique una fuerza o una serie de fuerzas cuyo resultante no sea nulo sobre él.Newton toma en cuenta, así, el que los cuerpos en movimiento están sometidosconstantemente a fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva,algo novedoso respecto de concepciones anteriores que entendían que elmovimiento o la detención de un cuerpo se debía exclusivamente a si se ejercíasobre ellos una fuerza, pero nunca entendiendo como esta a la fricción.
  • En consecuencia, un cuerpo con movimiento rectilíneouniforme implica que no existe ninguna fuerza externa netao, dicho de otra forma; un objeto en movimiento no sedetiene de forma natural si no se aplica una fuerza sobre él.En el caso de los cuerpos en reposo, se entiende que suvelocidad es cero, por lo que si esta cambia es porquesobre ese cuerpo se ha ejercido una fuerza neta.La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especialde sistemas de referencia conocidos como Sistemas dereferencia inerciales, que son aquellos sistemas dereferencia desde los que se observa que un cuerpo sobre elque no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidadconstante.
  • En realidad, es imposible encontrar un sistema de referenciainercial, puesto que siempre hay algún tipo de fuerzas actuandosobre los cuerpos, pero siempre es posible encontrar un sistema dereferencia en el que el problema que estemos estudiando se puedatratar como si estuviésemos en un sistema inercial. En muchoscasos, por ejemplo, suponer a un observador fijo en laTierra es unabuena aproximación de sistema inercial. Lo anterior porque a pesarque laTierra cuenta con una aceleración trasnacional y rotacionalestas son del orden de 0.01 m/s^2 y en consecuencia podemosconsiderar que un sistema de referencia de un observador dentrode la superficie terrestre es un sistema de referencia inercial.
  • Segunda ley de Newton o Ley de fuerzaLa segunda ley del movimiento de Newton dice queEl cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurresegún la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.6Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tienepor qué ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerza modificará el estado demovimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección. En concreto, loscambios experimentados en el momento lineal de un cuerpo son proporcionales ala fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta; las fuerzas son causas queproducen aceleraciones en los cuerpos. Consecuentemente, hay relación entre lacausa y el efecto, la fuerza y la aceleración están relacionadas. Dichosintéticamente, la fuerza se define simplemente en función del momento en quese aplica a un objeto, con lo que dos fuerzas serán iguales si causan la misma tasade cambio en el momento del objeto.En términos matemáticos esta ley se expresa mediante la relación:Donde:es el momento linealla fuerza total o fuerza resultante.
  • Suponiendo que la masa es constante y que la velocidad esmuy inferior a la velocidad de la luz7 la ecuación anterior sepuede reescribir de la siguiente manera:Sabemos que es el momento lineal, que se puede escribir m.Vdonde m es la masa del cuerpo y V su velocidad.Consideramos a la masa constante y podemos escribiraplicando estas modificaciones a la ecuación anterior:La fuerza es el producto de la masa por la aceleración, que es laecuación fundamental de la dinámica, donde la constante deproporcionalidad, distinta para cada cuerpo, es su masa deinercia.Veamos lo siguiente, si despejamos m de la ecuaciónanterior obtenemos que m es la relación que existe entre y . Esdecir la relación que hay entre la fuerza aplicada al cuerpo y laaceleración obtenida. Cuando un cuerpo tiene una granresistencia a cambiar su aceleración (una gran masa) se diceque tiene mucha inercia. Es por esta razón por la que la masase define como una medida de la inercia del cuerpo.
  • De la ecuación fundamental se deriva también la definición de la unidadde fuerza o newton (N). Si la masa y la aceleración valen 1, la fuerzatambién valdrá 1; así, pues, el newton es la fuerza que aplicada a unamasa de un kilogramo le produce una aceleración de 1 m/s². Se entiendeque la aceleración y la fuerza han de tener la misma dirección y sentido.La importancia de esa ecuación estriba sobre todo en que resuelve elproblema de la dinámica de determinar la clase de fuerza que se necesitapara producir los diferentes tipos de movimiento: rectilíneo uniforme(m.r.u), circular uniforme (m.c.u) y uniformemente acelerado (m.r.u.a).Si sobre el cuerpo actúan muchas fuerzas, habría que determinar primeroel vector suma de todas esas fuerzas. Por último, si se tratase de unobjeto que cayese hacia la tierra con una resistencia del aire igual a cero,la fuerza sería su peso, que provocaría una aceleración descendente iguala la de la gravedad.
  • Cuando sobredos cuerpos dediferentesmasas, actúa lamisma fuerza, laaceleración queexperimentan ,esinversamenteproporcional a lamasa.F=FM1.a1=m2.a2LA PRIMERA LEYDE Newton, puedeconsiderarse comoun caso especial dela segunda ley, yaque esta es masgeneral; porque sila fuerza resultanteque actúa sobre lapartícula es cero, laaceleracióntambién es cero, yla partícula esta enreposo o en MRU.Las dimensionesde la fuerzason:[F m.a MLT-2La unidad defuerza en elsistemainternacional deunidades es elNewton(N):1N=1kg.m/s2
  • De esta ley se puede concluirdiciendo:a)Las fuerzas de acción yreacción se presenta en pares.b)La fuerza llamada acciónactúa sobre uno de los cuerpos, mientras que la fuerza dereacción, actúa sobre otro deellos.Ejemplo:Cuando se golpea un clavo conun martillo, la fuerza ejercidasobre el clavo(F1), es igual a lafuerza de reacción ejercidasobre el martillo
  • La fuerza F1 dividida por la masa mas pequeña del clavo ,produce en el un agran aceleración .L fuerza F2 dividida por la masa grande del martillo , produceuna aceleración pequeña.En al practica se utiliza las siguientes reglas para resolver problemas deDinámica:1) Identificar y aislar el cuerpo cuyo movimiento se va a estudiar .2) Escoger un sistema de referencia inercial(no acelerado).La localización delorigen y la orientación de los ejes ,puede ser la que se desee .A veces , esmas conveniente hacer coincidir un eje del sistema de referencia con ladirección del movimiento .3) Teniendo en cuenta el medio ambiente, determinar las fuerzas que actúansobre el cuerpo .4) Dibujar un diagrama del cuerpo, junto con todas las fuerzas que actúansobre el(diagrama del cuerpo libre )5) Aplicar la segunda ley de Newton , para cada eje de coordenadas y resolverlas ecuaciones