Leyes de Newton Inercia Fuerza, masa y aceleración Interacción (acción y reacción) Ley de gravitación universal Ing. Julián Huerta Orea.

Inercia MI AMIGO EL VECTOR ¡Hola! Quiero platicarles de la experiencia que vive diariamente nuestro compañero del grupo 324, Juan Omar, cada vez que sube al transporte colectivo. Omar observó que al subir al pesero, éste se encuentra sin movimiento (en reposo) y que tiende a permanecer en dicho estado. Al sentarse junto al conductor, se dio cuenta que cuando pisaba el pedal del acelerador el motor ejerce una fuerza externa al vehiculo la cual provocaba que cambiara el estado de reposo. Después vio que en cierta parte del recorrido viajaban en línea recta y que el velocímetro registraba la misma velocidad (movimiento rectilíneo uniforme) y el vehiculo tendía a permanecer con dicho movimiento, pero cuando el chofer piso el pedal del freno se dio cuenta que la aplicación de la fuerza externa cambiaba el estado de movimiento libre del transporte. Cuando Juan llego a su destino llego a la siguiente conclusión. “Los cuerpos en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme tienden a permanecer así, a menos que una fuerza externa no equilibrada cambie dicho estado” (primera ley del movimiento de Newton). Espero que la experiencia de nuestro amigo Juan Omar te ayude a recordar que diariamente vivimos una experiencia relacionada con la física.

Primera ley de newton Reposo Movimiento Libre V=cte.

¿Cuantas fuerzas actúan? V=cte. mg N mg En los tres casos N – mg = 0 V=cte. mg

Simplificando En los casos anteriores: Los cuerpos tienden a mantener el estado en el que se encuentran. La suma de fuerzas o fuerza neta es igual a cero. Existe equilibrio Estático o dinámico. A todo lo anterior se le conoce como estado de INERCIA.

Conclusión La primera ley de Newton afirma que si la suma vectorial de las fuerzas que actúan sobre un objeto es cero, el objeto permanecerá en reposo o seguirá moviéndose a velocidad constante (Estado de inercia). El que la fuerza ejercida sobre un objeto sea cero (suma de fuerzas igual a cero) no significa necesariamente que su velocidad sea cero. Si no está sometido a ninguna fuerza (incluido el rozamiento), un objeto en movimiento seguirá desplazándose a velocidad constante, a menos que una fuerza externa no equilibrada cambie dicho estado. Velocidad constante

SEGUNDA LEY DE NEWTON ¿Que variables intervienen en el cambio de velocidad de un cuerpo? En los tres casos vemos que las variables son: FUERZA (F). MASA (m). TIEMPO (t). CAMBIO DE VELOCIDAD (Δv).

Análisis El cambio de velocidad es: Directamente proporcional a la fuerza aplicada: Δv α F. Directamente proporcional al tiempo de aplicación de la fuerza: Δv α t. Inversamente proporcional a la masa del cuerpo: Δv α 1/m Por lo tanto: Si despejamos F entonces: mΔv= F t ↔ Como: Por lo tanto: Concluimos que:

La segunda ley de Newton Relaciona la fuerza total y la aceleración. Una fuerza neta ejercida sobre un objeto lo acelerará, es decir, cambiará su velocidad. La aceleración será proporcional a la magnitud de la fuerza total y tendrá la misma dirección y sentido que ésta. La constante de proporcionalidad es la masa m del objeto F = ma.

Dimensionalmente En el Sistema Internacional de unidades (conocido también como SI), la aceleración a se mide en metros por segundo cuadrado, la masa m se mide en kilogramos, y la fuerza F en newtons. Un newton se define como la fuerza necesaria para suministrar a una masa de 1 kg una aceleración de 1 metro por segundo cada segundo; esta fuerza es aproximadamente igual al peso de un objeto de 100 gramos. Un objeto con más masa requerirá una fuerza mayor para una aceleración dada que uno con menos masa. Lo asombroso es que la masa, que mide la inercia de un objeto (su resistencia a cambiar la velocidad),

Ejemplos ¡Hola! El vector CCH-RO aprovecho las fiestas patrias pasadas y visito la feria del pueblo, realizo varias observaciones con respecto al movimiento de algunos juegos. Al primer juego que se subió fue el carrusel de caballitos, se percato que la rapidez era constante, sin embargo la velocidad cambiaba su dirección en cada instante, por lo que concluyo que no se trataba de un movimiento libre ya que existía una aceleración dirigida al eje (al centro), por lo tanto el movimiento circular uniforme de un cuerpo es un movimiento forzado. Otra observación la realizo en los carritos chocadores, se dio cuenta que al apretar un pedal, el motor eléctrico imprime una fuerza al cuerpo, produciendo un cambio de velocidad en el intervalo de tiempo (aceleración) de aplicación en dos carritos de la misma masa. La conclusión que obtuvo en esta ocasión fue que existe una relación directamente proporcional entre la fuerza de aplicación y la aceleración de un cuerpo considerando la masa constante (segunda ley de Newton). La última observación que realizo tiene que ver con un juego donde un cuerpo salía disparado hacia arriba y posteriormente bajaba de forma vertical, ¡si un volado! Se dio cuenta que, la moneda al subir disminuía su rapidez hasta llegar al punto mas alto alcanzando el valor de cero, en este instante el movimiento cambia de dirección y al caer el cuerpo la velocidad aumenta; analizando lo anterior concluyo que existe una fuerza externa permanente (fuerza de gravedad) que provoca que la moneda se desacelere cuando viaja hacia arriba, se equilibra en un instante en el punto mas alto y provoca que se acelere al bajar. Por lo tanto, un tiro vertical y una caída libre, son ejemplos de un movimiento forzado y aplicaciones de la segunda ley de Newton.

TERCERA LEY DE NEWTON El primer ejemplo que menciono es que, en el juego de Fut-bol al patear la pelota existe una fuerza del pie al balón y se percibe una fuerza de igual magnitud y dirección pero de sentido contrario del balón al pie, reconociendo una interacción a contacto. Menciona que en el juego de canicas al colisionar una con otra se observa el mismo fenómeno, en el juego donde dos equipos jalan una cuerda de los extremos existe interacción a contacto y se aprecia la fuerza de acción y reacción, así como en el caso de un péndulo doble, al colisionar las dos masas también existen dos fuerzas de la masa l a la masa 2 y de la masa 2 a la mas l de igual magnitud y dirección pero de sentido contrario. También a observado que existe interacción a distancia como es el caso de dos imanes que se atraen entre si con fuerza de igual magnitud y dirección pero sentido contrario, sin haber contacto entre ellos, otro ejemplo es el de la fuerza gravitacional entre la tierra y la luna, existe la misma fuerza de atracción mutua pero de sentido contrario.

Conclusión En conclusión existen dos tipos de interacción: a) en contacto y b) a distancia, debe haber por lo menos dos cuerpos para que exista y que siempre hay una fuerza de acción y una de reacción. Recordemos que la ley nos dice que: "Las fuerzas siempre ocurren en pares. Si el objeto A ejerce una fuerza F sobre el objeto B, entonces el objeto B ejerce una fuerza igual y opuesta -F sobre el objeto A" o en forma común: "Cada acción tiene una reacción igual y opuesta" “La tercera ley de Newton siempre involucra a más de un objeto”.