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• Luis Humberto Martinez Palmeth

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Leyes de Newton

Leyes de Newton LO QUE APRENDEREMOS

• TIPOS DE FUERZAS. • VECTOR DE FUERZA GRAVITACIONAL, PESO Y MASA . • FUERZA NETA.

• LEYES DE NEWTON. • APLICACIÓN DE LAS LEYES DE NEWTON .

Leyes de Newton LO QUE APRENDEREMOS

1. Una fuerza es una cantidad vectorial que mide cómo interactúa un objeto con otros. 2. Las fuerzas fundamentales incluyen la atracción gravitacional y la atracción y repulsión electromagnética. En la experiencia diaria, las fuerzas importantes incluyen la tensión, la fuerza normal, la fricción y las fuerzas de resorte. 3. La suma de fuerzas múltiples que actúan sobre un objeto es la fuerza neta. 4. Los diagramas de cuerpo libre son valiosas herramientas para resolver problemas.

Leyes de Newton LO QUE APRENDEREMOS

5.

Las tres leyes de Newton sobre el movimiento rigen el movimiento de los objetos bajo la influencia de fuerzas.

a)

La primera ley se aplica a objetos para los cuales las fuerzas externas están equilibradas. b) La segunda ley describe los casos en que las fuerzas externas no están equilibradas. c) La tercera ley se refiere a fuerzas iguales (en magnitud) y opuestas (en dirección) que ejercen dos cuerpos entre sí. 6.

Aplicar las leyes de Newton a situaciones especificas.

Leyes de Newton Tipos de fuerzas • • • • • •

fuerza de contacto Tensión. Compresión. fuerza normal. fuerza de fricción. fuerza de resorte.

Las fuerzas de contacto, las fuerzas de fricción y las fuerzas de resorte son el resultado de las fuerzas fundamentales de la naturaleza que actúan entre los constituyentes de los objetos.

Leyes de Newton Tipos de fuerzas La fuerza gravitacional, que a menudo se llama simplemente gravedad, es un ejemplo de una fuerza fundamental. Sabemos lo que causa este efecto: la atracción gravitacional entre la Tierra y el objeto.

La forma más general de la interacción gravitacional, sin embargo, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los dos objetos que se ejercen la fuerza gravitacional entre ellos.

Leyes de Newton Tipos de fuerzas La Fuerza electromagnética, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia a la cual actúa. La manifestación más evidente de esta fuerza es la atracción o repulsión entre dos imanes, dependiendo de su orientación relativa.

Las otras dos fuerzas fundamentales, llamadas la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil, actúan sólo en las escalas de longitud de los núcleos atómicos y entre partículas elementales.

Leyes de Newton Vector de fuerza gravitacional, peso y masa Las fuerzas tienen una dirección, por ejemplo, si usted está sosteniendo en su mano una computadora laptop, fácilmente puede decir que la fuerza gravitacional que actúa sobre la computadora apunta hacia abajo.

Esta dirección es la del vector de fuerza gravitacional. Para caracterizar una cantidad vectorial, se usa una pequeña flecha sobre el símbolo de la cantidad.

Se muestra también un conveniente sistema de coordenadas cartesianas, que sigue la convención de los sistemas a derechas, en este caso la que la dirección y positiva es hacia arriba (y la dirección y negativa es hacia abajo).

Leyes de Newton Vector de fuerza gravitacional, peso y masa

Con la ecuación, encontramos que la unidad de fuerza es el producto de la unidad de masa (kg) y la unidad de aceleración (m/s2), lo que hace que la unidad de fuerza sea kg.m/s2.

Leyes de Newton Vector de fuerza gravitacional, peso y masa

El concepto de masa: Bajo la influencia de la gravedad, un objeto tiene un peso que es proporcional a su masa, que es (intuitivamente) la cantidad de materia en el objeto.

Este peso es la magnitud de la fuerza que actúa sobre un objeto debido a su interacción gravitacional con la Tierra (u otro objeto). La masa en esta ecuación también se llama masa gravitacional para indicar que es responsable de la interacción gravitacional.

Leyes de Newton Vector de fuerza gravitacional, peso y masa Para entender el concepto de masa inercial, considere lo siguiente: Los objetos más masivos parecen resistirse a ser puestos en movimiento que los menos masivos. Esta propiedad de un objeto se conoce como su masa inercial.

Sin embargo, la masa gravitacional y la masa inercial son numéricamente idénticas, de modo que la mayoría de las veces hablamos simplemente de la masa de un objeto.

Leyes de Newton Fuerza neta Como las fuerzas son vectores debemos sumarlas como vectores. Definimos la fuerza neta como la suma vectorial de todos los vectores de fuerza que actúan sobre un objeto:

Siguiendo las reglas para la suma vectorial usando componentes, los componentes cartesianos de la fuerza neta están dados por:

Leyes de Newton Fuerza normal En general, podemos caracterizar la fuerza normal, N, como una fuerza de contacto que actúa en la superficie entre dos objetos. La fuerza normal siempre se dirige de modo perpendicular al plano de las superficies de contacto. La fuerza normal es sólo suficientemente grande para evitar que los objetos penetren uno en otro, y no es necesariamente igual a la fuerza de la gravedad en todas las situaciones.

Leyes de Newton Diagramas de cuerpo libre

Es una representación gráfica de las fuerzas externas que actúan sobre un cuerpo. Nos facilita el reconocer y estimar las fuerzas y aceleraciones externas que actúan sobre los cuerpos.

Leyes de Newton Primera ley de Newton: Si la fuerza neta sobre un objeto es igual a cero, el objeto permanecerá en reposo si estaba en reposo. Si se estaba moviendo, continuará en movimiento en línea recta con la misma velocidad constante. Segunda ley de Newton: Si una fuerza neta externa, Fneta actúa sobre un objeto de masa , m, la fuerza causará una aceleración, a, en la misma dirección que la fuerza: Tercera ley de Newton: Las fuerzas que dos objetos en interacción se ejercen uno sobre otro, son siempre exactamente iguales en magnitud y dirección pero de sentido opuesto:

Leyes de Newton Primera ley de Newton La condición necesaria para que un objeto esté en reposo es que la fuerza externa neta sea cero. Podemos usar esta condición para encontrar la magnitud y la dirección de cualesquiera fuerzas desconocidas en un problema.

Leyes de Newton Primera ley de Newton La primera ley de Newton dice que hay dos posibles estados para un objeto sobre el que la fuerza neta es cero: Se dice que un objeto en reposo está en equilibrio estático.

Un objeto en movimiento con velocidad constante se dice que está en equilibrio dinámico.

Leyes de Newton Primera ley de Newton La primera ley de Newton a veces se llama ley de la inercia. La inercia es la resistencia de un objeto a cambiar su movimiento. Esto es exactamente lo que dice la primera ley de Newton:

Para cambiar el movimiento de un objeto, usted necesita aplicar una fuerza externa neta; el movimiento no cambia por sí mismo, ni en magnitud ni en dirección.

Leyes de Newton Segunda ley de Newton La segunda ley relaciona el concepto de aceleración, para el cual usamos el símbolo a, con la fuerza. La segunda ley de Newton nos dice lo que causa la aceleración. Si una fuerza externa neta, F neta actúa sobre un objeto de masa , m, la fuerza causará una aceleración, a, en la misma dirección de la fuerza:

Leyes de Newton Segunda ley de Newton

La ecuación nos dice que la magnitud de la aceleración de un objeto es proporcional a la magnitud de la fuerza neta externa que actúa sobre él.

También nos dice que, para una fuerza externa dada, la magnitud de la aceleración es inversamente proporcional a la masa del objeto.

Los objetos más masivos son más difíciles de acelerar que los objetos menos masivos.

Leyes de Newton Tercera ley de Newton Las fuerzas que ejercen entre sí dos objetos en interacción son siempre iguales en magnitud y dirección, pero de sentido opuesto:

Observe que estas dos fuerzas no actúan sobre el mismo cuerpo; cada una es la fuerza con la que un cuerpo actúa sobre el otro.

Leyes de Newton Tercera ley de Newton La tercera ley de Newton es una consecuencia del requisito de que las fuerzas internas, es decir, las fuerzas que actúan entre diferentes componentes del mismo sistema deben sumar cero. Ningún objeto ni grupo de objetos se puede acelerar por sí mismo sin interactuar con objetos externos.

Leyes de Newton Aplicación de las leyes de Newton Dos libros sobre una mesa: ¿Cuál es la magnitud de la fuerza que ejerce la mesa en el libro inferior?

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