INSTITUCION EDUCATIVA INMACULADA CONCEPCION Tema: Tercera ley de Newton Acción y Reacción Asignatura: Fisica Prof: Edmundo Narvaez Tumaco – Nariño 2011.

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1 INSTITUCION EDUCATIVA INMACULADA CONCEPCION Tema: Tercera ley de Newton Acción y Reacción Asignatura: Fisica Prof: Edmundo Narvaez Tumaco – Nariño 2011

2 La ley de acción y reacción enunciada por Isaac Newton se aplica a parejas de objetos materiales que interaccionan entre sí y se formula diciendo: Principio de acción y reacción "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" “Siempre que aparezca una accion simultaneamente aparece una Reaccion” Taller. Consulte 3 ejemplos donde se aprecie la LEY DE ACCION Y REACCION. Consulte y elabore un experimento donde se pueda observar la ley de accion y reaccion

3 ROZAMIENTO. El rozamiento es debido a que las superficies de los cuerpos en contacto no son perfectamente lisas por muy pulidas que se encuentren, sino que presentan asperezas que se compenetran cuando los cuerpos se ponen en contacto A continuacion estudiaremos 3 clases de rozamiento.

4 ROZAMIENTO EN PLANOS HORIZONTALES Consideremos una caja sobre una mesa: Como la caja tiene masa ( m ), por la segunda ley de Newton tiene Peso ( mxg ) y en física se representa como un vector dirigido verticalmente hacia abajo. Si tiene peso, esta vendría a ser la fuerza de acción; y entonces por la tercera ley de Newton debe existir una fuerza contraria o sea la reacción, la que se denomina NORMAL (N ) y se la representa con un vector dirigido verticalmente hacia arriba. P = mxg N Ahora, cuando la caja tiene mucho peso ( P ) mayor debe ser la fuerza ( F ) que tenemos que hacer para moverla; y si hacemos esta fuerza, por la tercera ley de Newton debemos vencer una fuerza contraria ( f ) que es la fuerza de Rozamiento. P = mxg N F f Como se observa, aparecen 4 fuerzas iguales y contrarias que son: Peso. (P) Normal. ( N ) Fuerza. ( F ) Rozamiento. ( f )

5 P = mxg N F f Finalmente, podemos concluir que a mayor Peso de la caja, mayor es la fuerza que tenemos que hacer para vencer el rozamiento. ? Que clase de Proporción es?. : Simbolicamente se expresa: F  P Como ecuación se expresa: F = K x P A la constante K la llamaremos ( u ) o COEFICIENTE DE ROZAMIENTO, Por tanto. F = u x P De la misma forma podríamos deducir que la fuerza de rozamiento ( f ) es: f = u x N DIRECTA.

6 Ejemplo 1. Se tiene una caja de cedro de 8 kilogramos, descansando sobre una mesa también de cedro. Determinar la fuerza que es preciso ejercer para ponerla en movimiento, sabiendo que el coeficiente de rozamiento es de 0,4 Datos m= 8 kg u= 0,4 F= ? F = u x P P = mx g P =8 kg x9,8 m/s 2 P = 78,4 kgx m/s 2 P = 78,4 Newton F = u x P F = 0,4 x78,4 Nt F =31,36 Nt Para calular la fuerza tenemos la Formula. Pero antes de usar esta formula, debemos calcular el Peso. Peso = masa xgravedad. F = u x P P= m x g N f g = 9,8 m/s 2 Ahora es posible obtener el valor de la Fuerza F. Edmundo Narvaez

7 Ejemplo 2. Un alumno es capaz de ejercer sobre una piedra una fuerza horizontal (F) de 200 Newton. Cuantos kilogramos tendrá esa piedra si el coeficiente de rozamiento vale 0,2 ? Datos F= 200 Nt u= 0,2 m = ? m = P g P = 200 Nt 0,2 P = 1000 Nt m = P g m = 1000 Nt 9,8 m/s 2 m =102,04 Kg Calculamos la masa partindo de la formula Pero antes de usar esta formula, debemos calcular el Peso. Peso = fuerza / u coef. rozamiento g = 9,8 m/s 2 Ahora es posible obtener el valor de la masa (m). Edmundo Narvaez N Ff P=mg F u

8 Ejemplo 1. Una caja tiene 30 kilogramos y es arrastrada sobre un piso horizontal con una fuerza de 96 Newton. Cual será el valor del coeficiente de rozamiento? Datos m= 30 kg F= 96 Nt u= ? u = F P P = mx g P =30 kg x9,8 m/s 2 P = 294 kgx m/s 2 P = 294 Newton u = F P u = 96 Nt 294 Nt u =0,32 Para calcular u utilizamos la formula. Pero antes de usar esta formula, debemos calcular el Peso. Peso = masa xgravedad. F = u x P P= m x g N f g = 9,8 m/s 2 Ahora es posible obtener el valor del coeficiente de rozamiento u. Edmundo Narvaez

9 ROZAMIENTO EN PLANOS INCLINADOS Asi mismo aparece otra componente rectangular del Peso X que generalmente tiene la misma direccion que la fuerza F. α El peso del cuerpo es perpendicular a la base del plano inclinado. La fuerza F es paralela a la hipotenuza del plano inclinado la fuerza de rozamiento ( f ) es contraria a la fuerza potencia F La fuerza normal N es perpendicular a la hipotenuza del plano La contraria a la fuerza normal es una nueva fuerza que es Y, la que corresponde a la componente rectangular del Peso El cuerpo en este caso se desliza sobre un plano inclinado, con un angulo de inclinacion En este caso es preciso tener en cuenta: α N f F P X Y α Cos α = Sen α = Y P X P x Cos α x Sen α Y =P X =P α X Y P Edmundo Narvaez

10 Ejemplo 37° N f F P=m.g X Y 37° Edmundo Narvaez Un bloque de 5 kg. sin velocidad inicial se desliza sobre un plano inclinado de 37° si hay rozamiento entre las dos superficies y su coeficiente de rozamiento es 0,2 calcular: P, Y, N, X, F, fuerza total (ft) con que se mueve, la fuerza motriz (fm) con que se desliza, la aceleracion con que se mueve y la distancia recorrida 2 segundosmas tarde P=m.g P=5 kg x9,8 m/s 2 P=49 Nt Y=P.Cos37° Y=49 Nt x0,79 m/s 2 Y=-38,71 Nt X=P.Sen37° X=49 Nt x0,6 m/s 2 X=-29,4Nt F=uxP F=0,2 x49 Nt F=9,8 Nt Para hallar la fuerza total( ft) conque baja la caja por el plano se SUMA la componente X mas la fuerza de Potencia F Calculamos la Normal. Como N=Y entonces N = 38,71Nt Ft= X + F Ft=-29,4 Nt +9,8 Nt Ft=-19,6 Nt f=uxN f=0,2 x38,71Nt f=7,74 Nt Hallamos las componentes del Peso. En primer lugar Calculamos El Peso Ahora calculamos F Calculamos la fuerza de Rozamiento f D a t o s m = 5kg u = 0,2 P=? Y=? N=? X=? F=? Ft=? Fm=? f=? a=? d=?g=9,8 m/s 2 t = 2 sg

11 37° N f F P=m.g X Y 37° Ahora encontramos la fuerza motriz (fm) es la fuerza con que el bloque se desliza hacia abajo. Para ello hallamos la resultante entre la fuerza total y la fuerza de Rozamiento. Fm = Ft + f Fm = -19,6 Nt + 7,74 Nt Fm = -11,86 Nt El - indica el sentido pero la Magnitud es fm =11,86 Nt. Fm = m x a a = Fm m a = 11,86 Nt 5 Kg a =2,37 m/s 2 v = a x t v = 2,37m/s 2 x 2sg v = 4,74 m/s d = v x t d = 4,74m/s x 2sg d = 9,48 m/s Ahora calculamos el valor de la aceleracion, luego la velocidad y finalmente la distancia, sabiendo que se desliza con movimiento rectilineo uniforme.

12 Un bloque de 8 kg. sin velocidad inicial se desliza sobre un plano inclinado de 48° si hay rozamiento entre las dos superficies y su coeficiente de rozamiento es 0,25 ; la distancia recorrida por el cuerpo 3 segundosmas tarde de iniciado el movimiento es:

13 Cuando hay rozamiento y los cuerpos se encuentran Unidos por una cuerda como se muestra en la figura. Es posible encontrar el valor de : P, N, F, Y, f, pero en lugar de llamarse ( N ) normal, se llama TENSIÓN ( t ) y se encuentra en la caja que esta suspendida, los demás cálculos se realizan de la misma forma a los casos anteriores. m2 m1 T P1=m1xg P2 =m2xg N T ROZAMIENTO EN CUERPOS SUSPENDIDOS

14 Un cuerpo de 12 Kg cuelga de una cuerda que pasa por una polea sin rozamiento y esta conectado a otro bloque de 8 Kg que reposa sobre una mesa pulida. Determinar la aceleración con que se mueven los bloques y la tension de la cuerda. m2 m1 T P1=m1xg P2 =m2xg N T EJEMPLO Datos m1=12 Kg m2=8 Kg T = ? a= ? Para resolver este problema lo hacemos de forma ordenada. Determinamos el peso 1 P1 = m1 x g P1 = 12 Kg x 9,8 m/s 2 P1 = 117,8 Nt Determinamos el peso 2 P2 = m2 x g P1 = 8 Kg x 9,8 m/s 2 P1 = 78,4 Nt Calculamos la fuerza con que se mueve el bloque 1 P1 - T= m1 x a 117,6 - T = 12 x a T = m2 x a T = 8 x a 1 2 Remplazamos ecuacion 2 en 1 117,6 - T = 12 x a 117,6 – 8xa = 12x a 117,6 = 12xa + 8xa 20xa= 117,6 a= 117,6 / 20 a= 5,88 m/s 2 T = 8 x a T = 8 x 5,88 m/s 2 T = 47,04 Nt Calculamos la fuerza con que se mueve el bloque 2 Hallamos la Tension

15 1.Sobre un plano horizontal se mueve un carrito que tiene una masa de 5 Kg. Si el coeficiente de rozamiento es de 0.3. calcular P, N, F y f. 2.Sobre un plano inclinado de 30º se desliza una piedra liza que tiene 20 Kg si el coeficiente de rozamiento es de 0.2. calcular: P, Y, N, X, F, f y el valor de la aceleración con que se mueve la piedra y la distancia que bajó; si gasto 5 segundos. 3.Una caja que tiene 18 Kgrs cuelga de una cuerda que pasa por una polea sin rozamiento, esta caja esta conectada a otra caja que tiene 5 Kg que esta sobre una mesa pulida. Calcular. La aceleración con que se mueven las cajas y la tensión de la cuerda. TALLER.