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• Claudia Elisa Orihuela Laguna

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Objetivo General: Interpretará y utilizará las diferentes representaciones simbólicas empleadas en la física para la decodificación de información, descripción de fenómenos y resolución de problemas. Objetivo Específico: Conocerá las Leyes de Newton.

Primera Ley de Newton:  Establece que un objeto permanecerá en reposo o con movimiento uniforme

rectilíneo al menos que sobre él actúe una fuerza externa. Puede verse como un enunciado de la ley de inercia, en que los objetos permanecerán en su estado de movimiento cuando no actúan fuerzas externas sobre el mismo para cambiar su movimiento. Cualquier cambio del movimiento implica una aceleración y entonces se aplica la Segunda ley de Newton; De hecho, la primera ley de Newton es un caso especial de la segunda ley, en donde la fuerza neta externa es cero.  La primera ley de Newton contiene implicaciones sobre la simetría fundamental del Universo, en la que el estado de movimiento en línea recta debe considerarse tan natural como el estado de reposo. Si un objeto está en reposo respecto de un marco de referencia, aparecerá estar moviéndose en línea recta para un observador que se esté moviendo igualmente en línea recta respecto del objeto. No hay forma de saber que marco de referencia es especial, de modo que, todos los marcos de referencias de velocidad rectilínea constante son equivalentes.

 Ejemplo de Fuerza Centrípeta  La cuerda debe proveer la fuerza centrípeta necesaria para mover la bola en círculo. Si la cuerda se rompe, la bola seguirá moviéndose en línea recta hacia adelante. El movimiento en línea recta en ausencia de fuerzas externas es un ejemplo de la primera ley de Newton. El ejemplo presupone que no actúan ninguna otra fuerza neta externa como podría ser la fricción sobre una superficie horizontal. El círculo vertical es más complejo.

𝑚𝑎𝑠𝑎 × 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑2 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝐶𝑒𝑛𝑡𝑟í𝑝𝑒𝑡𝑎 = 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜

Segunda Ley de Newton:  Se aplica en un gran número de fenómenos físicos, pero no es un

principio fundamental como lo son las leyes de conservación. Aplica solamente si la fuerza es una fuerza neta externa. No aplica directamente en situaciones donde la masa cambia, ya sea perdiendo o ganando material o si el objeto está viajando cerca de la velocidad de la luz, en cuyo caso deben incluirse los efectos relativistas. Tampoco aplica en escalas muy pequeñas a nivel del átomo, donde debe usarse la mecánica cuántica.

𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 = 𝑚 ∙ 𝑎

Tercera Ley de Newton:  Todas las fuerzas en el universo ocurren en pares (dos) con direcciones opuestas. No

hay fuerzas aisladas; para cada fuerza externa que actúa sobre un objeto hay otra fuerza de igual magnitud, pero de dirección opuesta, que actúa sobre el objeto que ejerce esa fuerza externa. En el caso de fuerzas internas, una fuerza ejercida sobre una parte del sistema será contrarrestada, por la fuerza de reacción de otra parte del sistema, de modo que un sistema aislado, no puede bajo ningún medio, ejercer ninguna fuerza neta sobre la totalidad del sistema. Un sistema no puede por sí mismo ponerse en movimiento con solo sus fuerzas internas, debe interactuar con algún objeto externo a él.

Tercera Ley de Newton:  Sin especificar el origen o naturaleza de las fuerzas sobre las dos masas, La tercera

ley de Newton establece que si esas fuerzas surgen de las propias dos masas, deben ser iguales en magnitud, pero dirección opuestas, de modo que no surge ninguna fuerza neta de las fuerzas internas del sistema.  La tercera ley de Newton es uno de los principios fundamentales de simetría del universo. Puesto que no tenemos evidencia de haber sido violada en la naturaleza, se convierte en una útil herramienta para analizar situaciones que son de alguna forma anti intuitivas. Por ejemplo, cuando un pequeño camión colisiona de frente contra otro grande, nuestra intuición nos dice que la fuerza ejercida sobre el más pequeño es mayor. ¡No es así!

Ejemplo: 1. Un automóvil de 1800 𝐾𝑔 tiene una aceleración de 3.8

fuerza que actúa sobre el automóvil? DATOS 𝑚 = 1800 𝑘𝑔 𝑚 𝑎 = 3.8 2 𝑠

𝑚 . 2 𝑠

¿Cuál es la

FÓRMULA

SUSTITUCIÓN Y OPERACIONES

RESULTADO

𝐹 = 𝑚𝑎

𝐹 = (1800)(3.8)

𝐹 = 6840 𝑁

2. Moe, Larry y Curly empujan un bote de 752 𝐾𝑔 que flota junto al

muelle. Cada uno ejerce una fuerza de 80.5 𝑁 paralela al muelle: ¿Cuál es la aceleración del bote si todos empujan en la misma dirección? b) ¿Cuál es la dirección del bote si Larry y Curly empujan en la dirección contraria a Moe? a)

DATOS

SUSTITUCIÓN Y OPERACIONES

FÓRMULA

a) a)

𝐹𝑀 = 𝐹𝐿 = 𝐹𝐶 = 80.5 𝑁 𝑚 = 752 𝑘𝑔

b) 𝐹𝑀 = 80.5 𝑁 𝐹𝐿 = 𝐹𝐶 = −80.5 𝑁 𝑚 = 752 𝑘𝑔

෍ 𝐹𝑥 = 𝑚𝑎𝑥 σ 𝐹𝑥 𝐹𝑀 + 𝐹𝐿 + 𝐹𝐶 𝑎𝑥 = = 𝑚 𝑚

RESULTADO

a)

𝑚 , 𝑠2

80.5 𝑁 + 80.5 𝑁 + 80.5 𝑁 𝑎𝑥 = 752 𝐾𝑔

𝑎𝑥 = 0.321 derecha

b)

b)

80.5 𝑁 − 80.5 𝑁 − 80.5 𝑁 𝑎𝑥 = 752 𝐾𝑔

𝑎𝑥 = −0.107 la izquierda

𝑎𝑥 =?

3. La alarma contra incendios suena y un bombero de 97 𝐾𝑔 se desliza por un tubo con una aceleración 𝑚 constante de 𝑎 = 4.2 2 . ¿Cuál es la fuerza ascendente 𝑠 𝐹Ԧ que ejerce el tubo sobre el bombero?

hacia la

𝑚 , 𝑠2

hacia

DATOS

a) 𝑊𝑦 = −𝑚𝑔 𝐹𝑦 = 𝐹 𝑚 = 97 𝑘𝑔

𝑚 𝑎𝑦 = − 4.2 2 𝑠

FÓRMULA

SUSTITUCIÓN Y OPERACIONES

RESULTADO

෍ 𝐹𝑦 = 𝑚𝑎𝑦 𝐹 − 𝑚𝑔 = 𝑚𝑎𝑦 = 𝑚𝑔 + 𝑚𝑎𝑦

𝐹 = 97 𝐾𝑔 9.8

𝑚 𝑚 + − 4.2 𝑠2 𝑠2

𝐹 = 543.2 N, hacia arriba

𝐹 = 𝑚(𝑔 + 𝑎𝑦 )

Ejercicios:  Resolver los problemas de práctica de la página 88 y 93 (148 y 149. 163 y 164)  Resolver los problemas de práctica de la página 91 y 93 (150 a 152 y 165)  Resolver los problemas de práctica de la página 97 (166 y 167)