LEYES DE NEWTON.

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1 LEYES DE NEWTON

2 Las leyes del movimiento
Con la formulación de las tres leyes del movimiento Isaac Newton estableció las bases de la dinámica.

3 La primera ley (LEY DE INERCIA):
Todo cuerpo mantiene su estado de movimiento a velocidad constante, o de reposo, mientras que no se presente una fuerza que modifique este estado. v = constante, v = 0 , en ambos casos: a = 0

4 MOVIMIENTO DE UNA PERSONA Caso en que esta en reposo

5 Caso en que se mueve a velocidad constante
La fricción con el piso permite caminar a velocidad constante (en hielo es difícil )

6 Caso de movimiento acelerado
La fuerza que impulsa produce una aceleración

7 MOVIENDO OBJETOS Si T = mg El bloque esta en reposo y a = 0
b) Si T> mg El bloque sube con aceleración T-mg =F = ma a = F/m

8 ¿Recuerdan el caso del balín?
Por gravedad tenemos: mg sen α = ma a =mg sen α /m = g sen α El ángulo de inclinación α al cambiar, cambia el valor de la aceleración α= 0 balín en reposo α = 90 balín en caída libre mg

9 Las fuerzas de fricción
Los cuerpos al moverse se enfrentan a fuerzas de fricción (agua o viento) que impiden su movimiento .

10 Al mover cuerpos Debemos disminuir la fricción al máximo m F f

11 1RA LEY: EL PRINCIPIO DE INERCIA
EJEMPLOS: Hay personas muy hábiles que pueden extraer el mantel de una mesa sin que los objetos que se encuentran encima se caigan. Al arrancar un ascensor hacia arriba, los pasajeros sienten un cosquilleo en el estómago debido a que sus cuerpos se resisten a ponerse en movimiento. CONCLUSIÓN: “todos los cuerpos en reposo tienden a seguir en reposo”

12 La segunda ley: F = m a EL PRINCIPIO DE MASA La segunda ley de Newton relaciona la fuerza total y la aceleración. Una fuerza neta ejercida sobre lo acelerara es decir, cambiara su velocidad. La aceleración será proporcional a la magnitud de la fuerza total y tendrá la misma dirección y sentido que esta. Un objeto con mas masa requerirá una fuerza mayor para una aceleración que uno con menos masa.

13 2DA LEY: EL PRINCIPIO DE MASA
MASA: es la cantidad de materia que poseen los cuerpos. Está íntimamente relacionada con la inercia ya que a mayor masa de un cuerpo, mayor es su resistencia al movimiento (mayor Inercia) Por eso se dice que la masa de un cuerpo es una medida de su inercia

14 2DA LEY: EL PRINCIPIO DE MASA
EJEMPLO: Una fuerza aplicada a un cuerpo puede vencer su inercia y comunicarle una determinada aceleración. ¿ Qué relación hay entre Fuerza, masa y aceleración? EJEMPLO 1 Se tiene 2 carros iguales (misma masa), del primero tira un hombre con una fuerza F y del otro tira un caballo con una fuerza 3F. ¿ Cuál adquiere mayor aceleración? CONCLUSIÓN: A mayor fuerza, mayor aceleración. a a F (aceleración directamente proporcional a la fuerza)

15 F = m.a Sistema CGS Sistema Ingles 1 Dina = 1 gr. Cm./s2 1 lb.pie/s2
La unidad para fuerzas en el sistema internacional es: [F] = [m].[a] = [kg].[m/s2] = [N] 1 Newton = 1 Kg.m/s2 Sistema CGS 1 Dina = 1 gr. Cm./s2 Sistema Ingles 1 lb.pie/s2

16 Diferencia entre masa y peso
El peso es una magnitud vectorial y la masa es un escalar. PESO es la fuerza con la que la Tierra atrae los cuerpos y al tener una forma esférica aplanada en los polos, la fuerza peso no será la misma en todo el planeta. Mientras mas cerca del centro de la Tierra se encuentre el objeto, mayor será la fuerza de atracción, es decir que los cuerpos serán mas pesados en los polos que en el ecuador. Vemos que un cuerpo que tiene determinada masa, puede tener diferentes pesos de acuerdo a su ubicación sobre el planeta Tierra

17 EJEMPLO Nº 1 Si se hace avanzar un carro de 200 kg de masa desde el reposo aplicando una fuerza de 800 N. Su aceleración es: Su rapidez a los 5 s es: El tiempo que demora en recorrer 100 m es: 7.07 s

18 EJEMPLO Nº 2 Para que el bloque de la figura se mueva con una aceleración constante de 5 m/s2 hacia la derecha, la fuerza F2 debe ser de Solución:

19 PRINCIPIOS DE NEWTON 3ª LEY (ACCION Y REACCION) Si un cuerpo A está ejerciendo una fuerza sobre un cuerpo B, entonces el cuerpo B ejerce una fuerza de igual módulo y dirección pero de sentido opuesto sobre el cuerpo A.

20 LA FUERZA PESO La masa es la medida de cuanta materia hay en un objeto. El peso es la medida de qué tanta fuerza ejerce la gravedad sobre un objeto. La fuerza peso siempre está dirigida hacia el suelo

21 LA FUERZA NORMAL La fuerza normal es una fuerza de reacción a la que ejerce un cuerpo al estar en contacto con una superficie. La fuerza normal siempre es perpendicular a la superficie de contacto y dirigida hacia afuera

22 Se representa por N En el S.I. se mide en N
Es una fuerza que aparece siempre que un cuerpo está apoyado sobre una superficie; esta fuerza evita que la superficie se deforme. |N| = |P| P x y Py Px F N P |F| =|N| A Px se le llama componente tangencial del peso y a Py componente normal del peso Es siempre perpendicular a la superficie de apoyo

23 FUERZA DE ROZAMIENTO Se representa por FR y es una fuerza que actúa en sentido opuesto al movimiento y se produce como consecuencia de la fricción que tiene lugar entre la superficie del móvil y la superficie sobe la que este se mueve, o bien del medio (gas o líquido) que atraviesa P x y Py Px F N P

24 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FUERZA DE ROZAMIENTO
1. La fuerza de rozamiento es independiente del área de las superficies en contacto. 2. La fuerza de rozamiento es independiente de la velocidad del movimiento y actúa siempre en sentido contrario. 3. La fuerza de rozamiento depende de la naturaleza de las superficies en contacto y del estado de pulimento de las mismas 4. La fuerza de rozamiento es proporcional a la fuerza normal.

25 |FR | = µ • |N | = µ • | P | = µ • m • g
x y Py Px F N P F R µ (mu) se llama coeficiente de rozamiento y es característico de las superficies en contacto. No tiene unidades. FR = µ • N (Por eso se dice que es una magnitud adimensional) Existen dos clases de rozamiento: el ESTÁTICO y el DINÁMICO : - El rozamiento estático aparece cuando se trata de poner un cuerpo en movimiento desde el reposo. - El rozamiento dinámico aparece cuando el cuerpo está en movimiento. En el plano horizontal la fuerza de rozamiento se calcula : (El rozamiento estático es siempre mayor que el dinámico) |FR | = µ • |N | = µ • | P | = µ • m • g

26 LA TENSIÓN La tensión se representa por T y es una fuerza que aparece siempre que se tira de una cuerda o de un cable En el S.I. se mide en N PLANO HORIZONTAL P N T a F R T a P

27 EJEMPLO Nº 3 La persona de la imagen tiene una masa de 70 kg y sube al ascensor equipado con una báscula en el piso. ¿Cuánto marcará la báscula si el ascensor asciende con velocidad constante? Sol: Asciende con aceleración de 2 m/s2? Sol: Desciende con aceleración de 2 m/s2? Sol:

28 EJEMPLO 4 Para la figura, la fuerza normal sobre el bloque amarillo es a) 2 N b) 20 N c) 10 N d) 100 N e) 200 N

29 EJEMPLO 5 Para la figura, la aceleración del bloque amarillo es
a) 0 m/s2 b) 2 m/s2 c) 8 m/s2 d) 10 m/s2 e) 20 m/s2

30 1 Se lanza una bola por un plano horizontal, recorre un trayecto y finalmente se para. Explica si este hecho contradice la primera ley de Newton. Fuerza de rozamiento Dibuja las fuerzas que actúan sobre la bola Peso ¿Cuál es la fuerza resultante? Normal (fuerza del suelo) Como el peso y la normal se anulan entre sí la fuerza resultante es la fuerza de rozamiento Aunque la bola parece moverse en las condiciones establecidas por la primera Ley de Newton, en realidad, sí hay una fuerza resultante actuando sobre ella (la fuerza de rozamiento); por tanto, su movimiento no puede ser uniforme y acaba parándose. No se contradice la primera ley de Newton.

31 sobre la bicicleta y cuál
2¿Por qué un ciclista tiene que pedalear continuamente para desplazarse a velocidad constante por una carretera recta y horizontal? Normal ¿Qué fuerzas actúan sobre la bicicleta y cuál es su resultante? Fuerza que hace el ciclista Peso de la bicicleta y de las personas Fuerza de rozamiento Para que la bicicleta se mueva debe de vencer la fuerza de fricción esto significa que según la tercera ley de Newton aparecen fuerzas contrarias pero con la misma magnitud. En este caso la fuerza resultante será: F - FR = ma

32 3 La Luna se mueve en torno a la Tierra describiendo una trayectoria aproximadamente circular con rapidez constante, ¿podemos deducir de esto que actúa una fuerza neta sobre la Luna? ¿Está en equilibrio dinámico la Luna? SI NO Porque Su trayectoria no es una línea recta y la velocidad cambia de dirección Su velocidad cambia de valor Hay una fuerza neta sobre la Luna, que es la fuerza de atracción de la Tierra Porque

33 En las viñetas del dibujante Schultz, se muestra el original método utilizado por Carlitos para librarse del enfadoso de Snoopy, aunque éste no parece muy impresionado. Explica con la ayuda de las leyes de Newton lo que le sucede a Snoopy en cada viñeta. 4 2 3 1 Carlitos frena bruscamente y Snoopy por inercia sigue con la misma velocidad que llevaba antes, saliendo despedido hacia delante. El rozamiento con la cabeza de Carlitos no es suficiente para que se mantenga sobre ella. Snnopy tiene mucha suerte pues aterriza justo en el tejado de su caseta. Y ahora el rozamiento sí es suficiente para frenarlo y dejarlo parado y durmiendo en paz. Carlitos emprende la carrera, adquiere una velocidad que también adquiere Snoopy que va sujeto a Carlitos por el rozamiento.

34 Se coloca un pequeño cubo sobre una lámina de plástico que, a su vez, se coloca sobre un vaso. ¿Por qué cuando la lámina se quita rápidamente el cubo no continúa sobre ella, sino que cae al vaso? 5 Como la fuerza neta que actúa sobe el pequeño cubo es cero, permanecerá en reposo. Por ello cae al vaso al desaparecer rápidamente la superficie donde se apoya (la lámina de plástico).El experimento debe realizarse con un tirón brusco, pues de lo contrario, daremos ocasión a que la fuerza de rozamiento entre el objeto y la lámina sea significativa y ambos se muevan juntos.

35 ¿Por qué cuesta más frenar un camión que un automóvil
¿Por qué cuesta más frenar un camión que un automóvil? Considera que ambos circulan a la misma velocidad y por la misma carretera. 6 Piensa:¿cuántas veces aproximadamente es mayor la masa de un camión que la masa de un automóvil? Masa camión= 40 Tm Masa coche=1,5 Tm (26,6 veces mayor) A más masa más inercia. El camión tendrá unas 25 veces más inercia que el coche y será mucho más difícil frenarlo.

36 Di en qué casos la fuerza que hace la locomotora está equilibrada y en qué casos no: (a) El tren se pone en marcha. (b) El tren se desplaza a velocidad constante y en línea recta. (c) El tren se para en una estación. 6 Piensa en qué casos hay aceleración. (a)Hay aceleración a>0, la velocidad aumenta ©Hay aceleración a<0, la velocidad Disminuye (b)No hay aceleración, la velocidad es constante

37 Para mover un carrito con una velocidad constante de 0,25 m/s, empleamos una fuerza horizontal de 35 N. ¿Cuál es el valor de la fuerza de rozamiento entre el carrito y el suelo? 7 Normal Si el carrito se mueve con velocidad constante la resultante de las fuerzas que actúan sobre él es nula. F Dibuja las fuerzas Fr =Fuerzas de rozamiento Peso F = Fuerza al empujar Las fuerzas horizontales deben anularse también entre sí. Las fuerzas verticales (normal y peso) se anulan entre sí. Por lo tanto, la fuerza F y las Fr entre las ruedas y el suelo deben tener el mismo valor : Fr=F=35 N

38 7 Para mantener la longitud L, estaremos haciendo la
Arrastramos un cuerpo con un muelle. Durante todo el trayecto, el muelle está estirado una determinada longitud, constante, y la aceleración del cuerpo es 20 cm/s2. ¿Cual sería la aceleración del cuerpo si en vez de tirar con un muelle tiramos con dos idénticos al primero y extendidos la misma longitud? 7 Para mantener la longitud L, estaremos haciendo la fuerza F. Para mantener la longitud fuerza F. Para mantener la longitud L, estaremos haciendo la fuerza F. a=20 cm/s2. L Para mantener la longitud L, en cada muelle estaremos haciendo la misma fuerza F a cada uno de ellos. L Por tanto, estamos aplicando el doble de fuerza a la misma masa y, al ser la aceleración directamente proporcional a la fuerza, también adquirirá doble valor.