Este documento presenta una lección sobre la segunda ley de Newton y cómo resolver problemas de fuerzas en una dimensión. Explica conceptos clave como fuerza neta, fuerza de fricción, fuerza normal y fuerza aplicada. Luego, muestra ejemplos numéricos de problemas que involucran objetos en movimiento, incluyendo casos de velocidad constante, sin fricción, con fuerza aplicada y de fricción, y objetos lanzados o en elevadores. El objetivo es que los estudiantes aprendan a representar fuerzas mediante diagramas y ecuaciones

1. SEGUNDA LEY DE NEWTON
P R O F . E L B A M . S E P Ú L V E D A
Noviembre 2010CROEM
1
Las Fuerzas

2. Instrucciones
Prof. Elba M. Sepúlveda
2
 Esta presentación muestra como obtener las
ecuaciones para contestar problemas de fuerzas
en una dimensión.
 Puedes leer cada problema e intentar resolverlo.
 Luego puedes cotejar tu solución con la solución
demostrada en la próxima página.
 Cualquier duda puedes escribirme a
 timesolar@gmail.com

3. Reflexión
Prof. Elba M. Sepúlveda
3
Es excelente tener la
fuerza de un gigante,
pero es tiránico usarla
como un gigante.
William Shakespeare

4. D I A G R A M A S D E F U E R Z A S
Prof. Elba M. Sepúlveda
4
Las fuerzas
No sabía
que esta era
una clase de
arte…

5. Diagramas de fuerzas
Prof. Elba M. Sepúlveda
5
Siempre haz diagramas y dibujos…!!!!
Ff Fa
FN
W
El objetivo es ser
capaz de representar
el movimiento en
formas diferentes

6. Fuerza de fricción
Prof. Elba M. Sepúlveda
6
 Es la resistencia al movimiento entre
dos objetos en contacto.
 Es una fuerza electromagnética que se
debe a la atracción transitoria entre
los puntos de contacto
 Actúa paralela a las 2 superficies en
contacto y en dirección opuesta al
movimiento
 Ff = m FN
 Donde Ff =
fuerza de
fricción
 m = coeficiente
de fricción
 FN = fuerza
normal

7. Fricción F=mN
Prof. Elba M. Sepúlveda
7
 Fricción estática
 Se opone a que el objeto comience a moverse
 Fricción cinética
 Ocurre cuando el objeto se encuentra en
movimiento
 Fricción estática > Fricción cinética
Fs > Fk

8. Fuerza normal
Prof. Elba M. Sepúlveda
8
 Fuerza que mantiene las superficies en contacto
y se escribe como: FN o N. En ocasiones tiene
una magnitud igual al peso pero en dirección
contraria.
 Es perpendicular a las superficies en
contacto.
 FN = -W

9. Fuerza aplicada
Prof. Elba M. Sepúlveda
9
 Fuerza que se hace sobre un objeto
 Puede causar movimiento
 Depende del punto de vista del
investigador
 Tiene que vencer la fuerza de fricción para
causar un movimiento . No es el único
caso, también puede haber movimiento
cuando hay velocidad constante.
 Se escribe como FA y en ocasiones puede
escribirse como T (tensión)

10. Prof. Elba M. Sepúlveda
10
Ejemplos empleando las
Leyes de Newton

11. Reflexión
Prof. Elba M. Sepúlveda
11
 El amor por la
fuerza nada vale, la
fuerza sin amor es
energía gastada en
vano.
 Albert Einstein Ningún ejército puede
detener la fuerza de una
idea cuando llega a
tiempo.
Victor Hugo

12. Instrucciones…
Prof. Elba M. Sepúlveda
12
 Ahora discutiremos varios casos en los que se
utiliza el análisis de fuerzas y sus respectivos
diagramas para obtener las ecuaciones.
 Se intercalan ejemplos para ayudar a coprender
los conceptos los cuales puedes contestar antes de
ver la respuesta.
 Luego puedes cotejar tu solución con la solución
demostrada en la próxima página.
 Cualquier duda puedes escribirme a
timesolar@caribe.net

13. Segunda Ley de movimiento de Newton
Prof. Elba M. Sepúlveda
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 Establece: Cuando una fuerza no
balanceada actúa sobre un objeto, este se
acelera.
 La aceleración varía directamente con la
fuerza aplicada no balanceada y tendrá la
misma dirección que esta.
F = m a

14. Segunda ley de Newton en acción
Prof. Elba M. Sepúlveda
14
 Ejemplo de deceleración

15. Caso #1 Velocidad constante
Prof. Elba M. Sepúlveda
15
 Determina la fuerza neta cuando el
objeto de masa m = 100 kg se mueve a
la derecha a velocidad constante,
 se encuentra sobre una superficie
horizontal y se le aplica una fuerza de
250N.
Ff FA
FN
W

16. Fuerza neta… en resumen…
Prof. Elba M. Sepúlveda
16
 Fneta = ma = Fx
 FN = -W FN = W
(magnitud)
 Fneta = suma de fuerzas
 Fneta= FA – Ff
 Como viaja a velocidad
constante entonces:
 F= ma= 0
 FA = Ff
 Ff = 250 N = FA
 Datos importantes:
 Masa y/o peso del
objeto
 Velocidad constante
 a=0
 Fuerza aplicada
 Superficie horizontal
 Fuerza neta=F=ma=
fuerza no balanceada

17. Balanceo de Fuerzas…
Prof. Elba M. Sepúlveda
17

18. Ejemplo para velocidad constante
Prof. Elba M. Sepúlveda
18
 Un objeto que pesa 50N se mueve sobre el piso
a la derecha a una velocidad constante. Si se le
aplica una fuerza de 20 N
 A) Determina el coeficiente de fricción
 B) Si se coloca una pesa de 30 N sobre el
bloque, qué fuerza se requerirá para mantener
al bloque y a la pesa viajando a una
velocidad constante? Haz el diagrama
Ff Fg=20 N
FN
W= 50N

19. Resultado del ejemplo
Prof. Elba M. Sepúlveda
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 m=Ff/FN = FA/W = 20N/50N = 2/5 =
 m=0.40 **no tiene unidades
 WT = FN en magnitud
 W1= 50N W2 = 30N
m=0.40 WT= 80N
 FA = Ff = mFN =(.40) (80N)= 32N
Ff Fg=20 N
FN
W= 50N
Ff
Fg=20 N
FN
W= 50N

20. Caso #2 – Sin fricción
Prof. Elba M. Sepúlveda
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 Determina la fuerza neta cuando un
objeto de masa m = 25 kg se
encuentra sobre una superficie
horizontal, se le aplica una fuerza de
150N y no hay fuerza de fricción.
 Determina su aceleración
Ff Fg
FN
W

21. Discusión caso #2
Prof. Elba M. Sepúlveda
21
 Superficie sin fricción
 Aumenta su velocidad;
hay aceleración
 Superficie horizontal
 Masa=25 kg
 Fuerza aplicada 150N
 Fuerza neta=??
 FN = W en magnitud
 A)
 Fneta = ma = Fx= FA –
Ff
 Fneta = suma de fuerzas
 Fneta = FA = 150N
 B)
 FA = ma
 a =FA/m
 = 150N/25kg = 6m/s2
 a=6m/s2, derecha
0
Ff Fg
FN
W

22. Caso #3 Faplicada y Ff
Prof. Elba M. Sepúlveda
22
 Determina la fuerza neta cuando el
objeto de masa m = 25 kg se encuentra
sobre una superficie horizontal, se le
aplica una fuerza de 100N y la fuerza de
fricción es de 10N.
 Determina la aceleración
Ff Fg
FN
W

23. Discusión caso #3
Prof. Elba M. Sepúlveda
23
 Superficie horizontal
 Sin fricción
 Aumenta la velocidad
 Fneta = ?
 m = 25 kg
 FA =100N
 Ff = 10N
 Fneta = ma = Fx= FA –
Ff
 100N –10N = 90N
 Fneta = 90N, derecha
 Determina la
aceleración
 m = 25 kg
 Fneta = ma
 a= F neta /m=
90N/25kg=
 =3.6 m/s2
 a= 3.6 m/s2, derecha
Ff Fg
FN
W

24. Caso#4 – Objetos lanzados
Prof. Elba M. Sepúlveda
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 Se lanza una bola directamente
hacia arriba. Si su masa es de
0.51 kg y la fuerza aplicada es de
20N, arriba,
 ¿Cuál será la fuerza neta?
 ¿Cuál será su aceleración?
 ****considera las fuerzas que ocurren cuando
sube, baja o si se encuentra atado a una cuerda.
 ¿Puede haber resistencia del aire ?
W
FA
R

25. Discusión caso#4
Prof. Elba M. Sepúlveda
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 Suspendido en aire
 Lanzado hacia arriba
 Se le aplica una fuerza
 m= 0.51 kg
 FA =20N, arriba
 g=9.81m/s2
 W= mg
 = (0.51 kg) (-9.81m/s2)
 -5.0N
 W= 5.0N, abajo
 Fneta = ma = Fx= FA – W
 Fneta = 20N – 5.0N
 Fneta = 15.0N
 Fneta = 15.0N, arriba
 ¿Cuál será su aceleración?
 a= Fneta /ma
 = 15.0N/0.51kg
 = 2.94 m/s2, arriba
 a= 29 m/s2 , arriba
W
FA
R
T
W= 5.0N, abajo
a= 29 m/s2 , arriba

26. Caso#5 Elevadores
Prof. Elba M. Sepúlveda
26
 Un elevador lleno de personas se
mueve directamente hacia arriba.
Si la masa es de 500 kg y si la
tensión del cable es 5000N,
arriba,
 ¿Cuál será la fuerza neta?
 ¿Cuál será su aceleración?
 Considera el elevador cuando sube, baja o se
mueve a velocidad constante
 ¿Puede haber resistencia del aire? W
FA
R
T

27. Discusión caso#5
Prof. Elba M. Sepúlveda
27
 Suspendido en aire
 halado hacia arriba
 Se le aplica una fuerza
 m= 500 kg
 T=FA =5000N, arriba
 g=9.81m/s2
 W= mg= (500 kg) (-9.81m/s2)
 -4905N
 W= 4905N, abajo
 Fneta = ma = Fx= T – W
 Fneta = 5000N – 4905N
 Fneta = 95N
 Fneta = 95N, arriba
 ¿Cuál será su
aceleración?
 a= Fneta /ma =
95N/500kg
 = 0.19 m/s, arriba
 a= 0.19 m/s2 , arriba
W
FA
R
T

28. Lanzado hacia abajo Pase de futbol
Prof. Elba M. Sepúlveda
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Considera otros casos…

29. Caída libre
Prof. Elba M. Sepúlveda
29
 Caída libre- ocurre cuando es el
peso la única fuerza que actúa sobre
un objeto
 Resistencia del aire- es una fuerza
de fricción del aire contra un objeto.
Esta fuerza es en dirección opuesta
al movimiento y depende de la
forma del objeto

30. Velocidad terminal
Prof. Elba M. Sepúlveda
30
 Es una velocidad constante debido a la resistencia
del aire y cuando esta iguala el peso del objeto
 Peso = resistencia del aire
 W= mg= Fr

31. Problemas asignados
Prof. Elba M. Sepúlveda
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 Física: Una Ciencia para Todos
 Capítulo 5
 19 al 29 impares páginas 86 a la 88
 Problemas A 1 al 4 página 92
 Problemas B 1 y 2 página 93
 Física Principios y Problemas
 Capítulo 6
 Problemas 1-21 páginas 119-141 impares

32. Referencias
Murphy, J. T. Zitzewitz, P.W., Hollon J.M
y Smoot, R.C. (1989). Física: una
ciencia para todos [traducción
Caraballo, J. N. Torruella , A. J y Díaz
de Olano, C. R.]. Ohio, Estados Unidos:
Merril Publishing Company.
Zitzewitz, P.W. (2004). Física principios y
problemas [traducción Alonso, J.L.y
Ríos Martínez, R.R.]. Colombia:
McGraw- Hill Interamericana Editores,
S. A. de C. V.

33. Preparado por
33
Prof. Elba M. Sepúlveda, MA.Ed.
©2010