2. Isaac Newton (1642-1727)JU - (1643-1727) Físico, matemático,
científico, filosofo, alquimista y astrónomo inglés. Autor de los
Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, donde describió la ley de
gravitación universal y estableció las bases de la Mecánica Clásica
mediante las leyes que llevan su nombre.
Newton fue el primero en demostrar que las leyes naturales que
gobiernan el movimiento en la Tierra y las que gobiernan el movimiento
de los cuerpos celestes son las mismas. Es, a menudo, calificado como
el científico más grande de todos los tiempos.
3. Isaac Newton, estableció que todo movimiento
se encuentra regido por tres leyes.
Las leyes de Newton se aplican para analizar el
movimiento (o la falta de movimiento) de los objetos bajo
la influencia de una fuerza o una combinación de fuerzas.
4. • El movimiento es el desplazamiento de los cuerpos dentro de un
espacio con referencia a otro cuerpo. El movimiento es relativo ya que
depende del punto de vista del observador.
• La fuerza es la acción de un cuerpo sobre otro que causa el
movimiento. La masa es a magnitud que indica la cantidad de materia
de la que está formado el cuerpo en movimiento.
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6. La primera ley del movimiento rebate la idea aristotélica de que un cuerpo
sólo puede mantenerse en movimiento si se le aplica una fuerza. Newton
expone que:
“Todo cuerpo persevera 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”.
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8. Newton determina que si se aplica una fuerza a un cuerpo, éste se
acelera. La aceleración se produce en la misma dirección que la fuerza
aplicada y es inversamente proporcional a la masa del cuerpo que se
mueve.
Formulas de la Ley
Directa: F= m x a
Inversa: F = a
M
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10. “Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y
contraria: quiere decir que las acciones mutuas de
dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en
sentido opuesto”
Esta última ley es muy sencilla de entender, si un cuerpo ejerce una
fuerza sobre otro cuerpo, el segundo cuerpo ejerce una fuerza de igual
magnitud y dirección pero sentido contrario sobre el primero.
Esto es lo que se conoce como Principio de acción y reacción. Esto
implica que no puede existir una sola fuerza aislada. Ten en cuenta que estas
fuerzas no se anulan ya que están aplicadas en cuerpos diferentes.
11.
12. Un ascensor pesa 400 Kp. ¿Qué fuerza debe ejercer el cable hacia arriba para
que suba con una aceleración de 5 m/s2? Suponiendo nulo el roce y la masa
del ascensor es de 400 Kg.
Solución
Como puede verse en la figura 7, sobre el ascensor actúan dos fuerzas: la
fuerza F de tracción del cable y la fuerza P del peso, dirigida hacia abajo.
La fuerza resultante que actúa sobre el ascensor es F – P
Aplicando la ecuación de la segunda ley de Newton tenemos:
Al transformar 400 Kp a N nos queda que:
400 Kp = 400 ( 9,8 N = 3920 N
Sustituyendo los valores de P, m y a se tiene:
F – 3920 N = 400 Kg. ( 0,5 m/s2
F – 3920 N = 200 N
Si despejamos F tenemos:
F = 200 N + 3920 N
F = 4120 N
13. Un carrito con su carga tiene una masa de 25 Kg. Cuando sobre él actúa, horizontalmente, una
fuerza de 80 N adquiere una aceleración de 0,5 m/s2. ¿Qué magnitud tiene la fuerza de
rozamiento Fr que se opone al avance del carrito?
Solución
En la figura 8 se muestran las condiciones del problema
La fuerza F, que actúa hacia la derecha, es contrarrestada por la fuerza de roce Fr, que actúa
hacia la izquierda. De esta forma se obtiene una resultante F – Fr que es la fuerza que produce
el movimiento.
Si aplicamos la segunda ley de Newton se tiene:
Sustituyendo F, m y a por sus valores nos queda 80 N – Fr = 25 Kg. ( 0,5 m/s2
80 N – Fr = 12,5 N
Si despejamos Fr nos queda:
Fr = 80 N – 12,5 N
Fr = 67,5 N
14. Datos
F =?
m = 1500 Kg.
Vo = 0
Vf = 2 m/s2
t = 12 s
Solución
Como las unidades están todas en el sistema M.K.S. no necesitamos hacer transformaciones.
La fuerza que nos piden la obtenemos de la ecuación de la segunda ley de Newton:
De esa ecuación conocemos la masa, pero desconocemos la aceleración. Esta podemos
obtenerla a través de la ecuación
Porque partió de reposo.
Sustituyendo Vf y t por sus valores tenemos:
Si sustituimos el valor de a y de m en la ecuación (I) tenemos que:
15. Consideramos un cuerpo con un masa m = 2 Kg. que está en reposo sobre un plano horizontal,
como el indicado en la figura 17. a) Haz un diagrama de cuerpo libre. b) Calcular la fuerza con
que el plano reacciona contra el bloque.
Solución
a) Las fuerzas que actúan sobre el bloque están representadas en la figura 18, donde se elije
un eje de coordenadas cuyo origen es el centro del cuerpo, mostrándose las fuerzas verticales:
el peso y la normal
El peso del cuerpo, dirección vertical y sentido hacia abajo.
Normal, fuerza que el plano ejerce sobre el bloque.
Al diagrama así mostrado se le llama diagrama de cuerpo libre.
b) Para calcular la fuerza que el plano ejerce sobre el bloque aplicamos la segunda ley de
Newton:
Como actúa hacia arriba y actúa hacia abajo, la resultante viene dada en módulo por N
– P, que al aplicar la segunda ley de Newton escribimos:
N – P = m . a
Como en la dirección vertical no hay movimiento entonces la aceleración es cero (a = 0), luego
N – P = 0
N = P
N = m . g (porque P = m ( g)
Sustituyendo los valores de m y g se tiene:
N = 2 Kg . 9,8 m/s2
N = 19,6 N
Esta es la fuerza con que el plano reacciona sobre el bloque.
