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Leyes de Newton Las Leyes de Newton, también conocidas como Leyes del movimiento de Newton,1 son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la dinámica, en particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos.

Leyes de Newton Así, las Leyes de Newton permiten explicar tanto el movimiento de los astros, como los movimientos de los proyectiles artificiales creados por el ser humano, así como toda la mecánica de funcionamiento de las máquinas. Su formulación matemática fue publicada por Isaac Newton en 1687en su obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.

Primera ley de Newton o Ley de la inercia La primera ley del movimiento rebate la idea aristotélica de que un cuerpo sólo puede mantenerse en movimiento si se le aplica una fuerza.

©2008 by W.H. Freeman and Company Primera Ley de Newton Todo cuerpo preserverá en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company Primera Ley de Newton Esta ley postula, por tanto, que un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza o una serie de fuerzas cuyo resultante no sea nulo sobre él. ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company Primera Ley de Newton Newton toma en cuenta, así, el que los cuerpos en movimiento están sometidos constantemente a fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva, algo novedoso respecto de concepciones anteriores que entendían que el movimiento o la detención de un cuerpo se debía exclusivamente a si se ejercía sobre ellos una fuerza, pero nunca entendiendo como esta a la fricción. ©2008 by W.H. Freeman and Company

Primera Ley de Newton En consecuencia, un cuerpo con movimiento rectilíneo uniforme implica que no existe ninguna fuerza externa neta o, dicho de otra forma, un objeto en movimiento no se detiene de forma natural si no se aplica una fuerza sobre él. En el caso de los cuerpos en reposo, se entiende que su velocidad es cero, por lo que si esta cambia es porque sobre ese cuerpo se ha ejercido una fuerza neta.

©2008 by W.H. Freeman and Company LEYES DE NEWTON SEGÚN LA PRIMERA LEY DE NEWTON, SI NO HAY FUERZA NO HAY ACELERACIÓN. EXPONDREMOS A CONTINUACIÓN EL CONCEPTO DE FUERZA DEFINIENDOLA EN TERMINOS OPERACIONALES A PARTIR DE LA ACELERACIÓN QUE PRODUCE AL SER APLICADADA A UN CUERPO ESTÁNDAR. REALIZAMOS UN EXPERIMENTO ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company LEYES DE NEWTON ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company LEYES DE NEWTON APLICAMOS UNA FUERZA Y MEDIMOS ACELERACIÓN POR ENSAYO Y ERROR HASTA PRODUCIR LA ACELERACIÓN DESEADA DE 1m/s2 (DEFINIMOS ESTO COMO UNA “UNIDAD DE FUERZA”). MEDIMOS LA EXTENSIÓN DEL RESORTE (ESTIRAMIENTO). ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company LEYES DE NEWTON ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company LUEGO REPETIMOS EL EXPERIMENTO HASTA OBENER 2 m/s2 (DOS UNIDADES DE FUERZA). REPETIMOS EL EXPERIMENTO PARA 3,4 ETC. UNIDADES DE FUERZA. DE ESTA MANERA PUEDO TENER UNA CALIBRACIÓN DE MI RESORTE Y PUEDO MEDIR VARIAS FUERZAS ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company LEYES DE NEWTON QUE EFECTO TENDRÍAMOS SI APLICAMOS LA MISMA FUERZA A DIFERENTES CUERPOS? ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company LEYES DE NEWTON ES EVIDENTE QUE UNA MISMA FUERZA PRODUCE ACELERACIONES DIFERENTES CUANDO SE APLICA A CUERPOS DIVERSOS. LO QUE HACE QUE NUESTRA CAPACIDAD DE ACELERARLOS SEA DIFERENTE ES LA MASA. LA MASA ES UNA PROPIEDAD DE UN CUERPO , SU RESISTENCIA A UN CAMBIO DE SU MOVIMIENTO ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company LEYES DE NEWTON a F1 F2 F3 ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company LEYES DE NEWTON EN TODA COMBINACION DE CUERPOS LA ACELERACION SERÁ DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA FUERZA. LOS CUERPOS SE RESISTEN INTRÍNSICAMENTE A SER ACELERADOS. ESTA PROPIEDAD INTRÍNSECA ES LA MASA. LA MASA ES UNA MEDIDA DE LA INERCIA DEL CUERPO ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company LEYES DE NEWTON LA MASA ES UNA PROPIEDAD INTRÍNSECA DEL CUERPO Y POR LO TANTO NO DEPENDE DE LA LOCALIZACIÓN DEL CUERPO LA MASA SE MIDE EN KILOGRAMOS. LA FUERZA NECESARIA PARA PRODUCIR UNA ACELERACIÓN DE 1 m/s2 SOBRE EL CUERPO PATRÓN ES 1 N (NEWTON) 1 N = 1kg.m/s2 ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company LEYES DE NEWTON SEGUNDA LEY DE NEWTON LA ACELERACIÓN PRODUCIDA POR UNA FUERZA ES INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA MASA QUE SERA ACELERAD. LA MASA DE UN CUERPO CONSIDERARSE COMO UNA MEDIDA CUANTITATIVA DE LA RESISTENCIA DE UN CUERPO A LA ACELERACION POR UNA FUERZA DETEMINADA ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company LEYES DE NEWTON   ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company Ejemplos(2ª. Ley)   ©2008 by W.H. Freeman and Company

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©2008 by W.H. Freeman and Company Ejercicio La trabajadora del problema anterior quiere invertir la dirección de la velocidad del trineo en 4.5 s ¿ Con que fuerza constante deberá empujarlo para conseguir su propósito? ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company Tensión Un trabajador que jala una caja por medio de una cuerda, con una fuerza P, no ejerce la fuerza directamente sobre la caja, la ejerce la cuerda. A esta fuerza se le llama tensión (T). La fuerza P y la tensión T, son iguales. La cuerda solo transmite la Fuerza. En un caso ideal la cuerda no se estira y suponemos que tampoco tiene masa. ©2008 by W.H. Freeman and Company

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©2008 by W.H. Freeman and Company Fuerza Normal Consideremos un libro colocado sobre una mesa. La gravedad ejerce una fuerza descendente, pero no hay aceleración vertical, por lo tanto la fuerza vertical neta debe ser cero. Deberá existir una fuerza adicional ascendente que actúe sobre el. Es ta en la fuerza normal aplicada al libro por la mesa. Normal se refiere a perpendicular. ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company Fuerza Normal La fuerza normal ejercida por una superficie siempre es perpendicular a ella misma. Siempre que dos objetos estén en contacto existirá una fuerza normal. ©2008 by W.H. Freeman and Company

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©2008 by W.H. Freeman and Company Fuerzas de Fricción Un bloque de masa m que se mueve con una Vo en una mesa horizontal larga se detendrá. Esto significa que hay una aceleración contraria a su mov. La mesa ejerce una fuerza de fricción como una interacción de contacto entre sólidos. Siempre que la superficie de un cuerpo se desliza ejerce una fuerza de fricción ©2008 by W.H. Freeman and Company

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©2008 by W.H. Freeman and Company Fuerzas de fricción Se da el nombre de fricción estática a las fuerzas de fricción que actúan unas sobre otras entre superficies en reposo fs. A las fuerzas que actúan entre superficies en movimiento relativo, se les conoce como fuerzas de fricción cinéticas fk. . ©2008 by W.H. Freeman and Company

Coeficiente de Fricción El coeficiente de fricción es la relación de las fuerzas de fricción con la Normal µk = fk/N µs = fs/N ©2008 by W.H. Freeman and Company

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©2008 by W.H. Freeman and Company TERCERA LEY DE NEWTON EL CASO DE LA TIERRA Y LA LUNA SABEMOS QUE CADA UNA DE ELLAS EJERCE FUERZA UNA SOBRE LA OTRA TODAS LAS FUERZAS FORMAN PARTE DE LAS INTERACCIONES RECÍPROCAS ENTRE 2 O MÁS CUERPOS LAS FUERZAS QUE ACTÚAN SOBRE UN CUERPO A SE DEBERÁN A OTROS CUERPOS QUE ESTÁN EN EL AMBIENTE ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company TERCERA LEY DE NEWTON CUANDO UN CUERPO EJERCE UNA FUERZA SOBRE OTRO, TAMBIÉN ESTE EJJERCE UNA FUERZA SOBRE AQUEL. ESTAS 2 FUERZAS SIEMPRE TIENEN LA MISMA MAGNITUD Y DIRECCIÓN CONTRARIA FAB = -FBA ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company TERCERA LEY DE NEWTON SUPONGAMOS QUE EN AMBIENTE ESTÁN SOLO DOS CUERPOS AY B ENTONCES FAB FUERZA QUE EJERCE B SOBRE A LA TERCERA LEY SE REFIERE A ESTA RELACIÓN DE FUERZAS ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company TERCERA LEY DE NEWTON CUANDO UN CUERPO EJERCE UNA FUERZA SOBRE OTRO, TAMBIÉN ESTE EJERCE UNA FUERZA SOBRE AQUEL. ESTAS 2 FUERZAS SIEMPRE TIENEN LA MISMA MAGNITUD Y DIRECCIÓN CONTRARIA FAB = -FBA ©2008 by W.H. Freeman and Company

©2008 by W.H. Freeman and Company TERCERA LEY DE NEWTON A TODA ACCION CORRESPONDE UNA REACCION DE IGUAL MAGNITUD Y DE SENTIDO CONTRARIO. CONCEPTO DE FUERZA Y MASA W=mg ©2008 by W.H. Freeman and Company

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