3 Leyes Newton
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12/04/2015 1 MECÁNICA OSCILACIONES Y ONDAS LEYES DE NEWTON Mecánica, Oscilaciones y Ondas - Dpto. Ciencias 2
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Leyes de Newton
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MECÁNICA OSCILACIONES Y ONDAS
LEYES DE NEWTON
Mecánica, Oscilaciones y Ondas - Dpto. Ciencias
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Mecánica, Oscilaciones y Ondas - Dpto. Ciencias
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¿Qué es un vector? ¿Qué es un sistema de referencia y cuáles son sus componentes? ¿Cuál es el concepto de Fuerza? ¿Es la fuerza un vector o un escalar? ¿Qué es lo que da origen al movimiento de los cuerpos? ¿Cómo se relaciona con los ejemplos anteriores?
Mecánica, Oscilaciones y Ondas - Dpto. Ciencias
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Mecánica, Oscilaciones y Ondas - Dpto. Ciencias
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Logros de la sesión:
Al finalizar la sesión, el estudiante resuelve problemas de
estática y dinámica, utilizando las leyes de Newton, en base a
una representación correcta de los diagramas de cuerpo libre y
las fuerzas que intervienen en el problema, siguiendo una
secuencia lógica e interpretando sus resultados.
Mecánica, Oscilaciones y Ondas - Dpto. Ciencias
FUERZA
Una fuerza es una magnitud física de carácter vectorial capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo (imprimiéndole una aceleración que modifica el módulo o la dirección de su velocidad) o bien de deformarlo
FUERZA
CAMBIO DE
VELOCIDAD
DEFORMACIÓN
Provoca
La unidad de Fuerza en el Sistema Internacional de Unidades es el Newton (N)
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FUERZAS PRESENTES EN LA NATURALEZA
Fuerza Actúa sobre Alcance (acción a distancia)
Gravitatoria Cuerpos con masa Largo
Electromagnética Partículas cargadas
Largo
Fuerza débil Desintegración y decaimiento
Corto 10−12𝑚
Fuerza fuerte Núcleo atómico Corto 10−15𝑚
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FUERZAS
Peso: es la atracción generada por el campo gravitacional terrestre hacia su centro de masa, dicha magnitud es directamente proporcional a la masa del cuerpo.
m.
g m.
g Fuerza Normal: es la fuerza ejercida sobre un objeto por cualquier superficie con la que esté en contacto.
N N N
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FUERZAS
Tensión: Una fuerza de tirón ejercida sobre un objeto por una cuerda un cordón, etc.
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SUPERPOSICIÓN DE FUERZAS
El efecto de cualquier cantidad de fuerzas aplicadas a un punto de un cuerpo es mismo de una sola fuerza igual a la suma vectorial de las fuerzas.
En general 𝑅 = 𝐹1 + 𝐹2 +⋯𝐹𝑛 = 𝐹 , donde 𝐹 se denomina fuerza total o fuerza resultante.
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EJEMPLO 1 En una competencia de diseños, tres robots pelean por el mismo cinturón de campeonato. Vistos desde arriba, aplican al cinturón las tres fuerzas horizontales de la figura. Las magnitudes de las tres fuerzas son: 𝐹1 =250 𝑁, 𝐹2 = 50 𝑁 y 𝐹3 = 120 𝑁. Obtenga las componentes x y y de la fuerza neta sobre el cinturón, así como la magnitud y dirección de la fuerza neta.
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DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE Un diagrama de cuerpo libre es un diagrama que muestra el cuerpo elegido solo, “libre” de su entorno, en el cual se muestran los vectores con sus respectivas magnitudes y direcciones de todas las fuerzas aplicadas sobre el cuerpo.
M
T1
P
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EJEMPLO 2
Dibuje el diagrama de cuerpo libre para la siguiente figura:
W
N
T
θ
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Leyes del Movimiento de Newton
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1° LEY DE NEWTON O LEY DE LA INERCIA
“Todo cuerpo en reposo permanecerá en reposo y, todo cuerpo en movimiento continuará moviéndose en una línea recta a velocidad
constante a menos que actúe sobre él una fuerza neta.”
𝑭 = 𝟎 …(1)
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2° LEY DE NEWTON
“La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre el, y es inversamente proporcional a su masa. La dirección de la aceleración es en la dirección de la fuerza
neta que actúa sobre el objeto.”
𝒂 = 𝑭
𝒎
𝑭 = 𝒎 . 𝒂
𝑭𝒙 = 𝒎 . 𝒂𝒙 𝑭𝒚 = 𝒎 . 𝒂𝒚
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EJEMPLO 3
Un trabajador aplica una fuerza horizontal constante con magnitud de 20 N a una caja con masa de 40 kg que descansa en un piso plano (se puede despreciar el rozamiento entre el piso y la caja) ¿Qué aceleración tiene la caja?
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EJEMPLO 4
¿Qué fuerza neta promedio se requiere para que un automóvil de 1500 kg llegue al reposo desde una rapidez de 100 km/h dentro de una distancia de 55m?
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MASA Y PESO
•Peso es la fuerza debida a la aceleración de la gravedad. Se dirige hacia abajo y varía conforme varía la aceleración de la gravedad.
𝒎 =𝑭
𝒂
𝒘 = 𝒎 .𝒈
•Masa es una constante propia de un cuerpo que es una medida de la inercia del mismo.
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3° LEY DE NEWTON O LEY DE ACCIÓN Y
REACCIÓN
“Si el cuerpo A ejerce una fuerza sobre el cuerpo B (una “acción”), entonces, B ejerce una fuerza sobre A (una reacción).”
𝐹 𝐴 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝐵 = −𝐹 𝐵 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝐴
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EJEMPLO 5
Un esquiador de 65.0 kg de masa es remolcado cuesta arriba por una ladera nevada con rapidez constante, sujeto a una cuerda paralela al suelo. La pendiente es constante de 26.0° sobre la horizontal, y la fricción es despreciable. a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre claramente marcado para el esquiador. b) Calcule la tensión en la cuerda.
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TEOREMA DE LAMY
B
A
C θ
β
α
𝐴
𝑠𝑒𝑛 𝛼=𝐵
𝑠𝑒𝑛 𝛽=𝐶
𝑠𝑒𝑛 𝜃
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EJEMPLO 6
Calcule las tensiones en las tres cadenas en términos de w. Los pesos de las cadenas y el anillo son despreciables. (w=100 N)
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EJEMPLO 7
Calcule la tensión en cada cordón de la figura si el peso del objeto suspendido es w. (w =160N)
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EVALUACIÓN:
1. ¿La primera ley de Newton establece considera a los cuerpos
con aceleración constante?
2. ¿Cuál es la relación entre masa y aceleración de acuerdo con la
segunda ley de Newton? ¿directa o inversa?
3. Para el siguiente grafico complete las frases: Acción
Reacción
La fuerza de acción se ejerce por _____
sobre _____ .
La fuerza de reacción se ejerce por _____ sobre _____. barra
manos barra
manos
GRUPOS DE TRABAJO
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¿Qué aprendieron en esta sesión? ¿Dónde podemos hacer uso de las leyes de Newton? ¿Cuáles son los errores que has cometido frecuentemente en esta sesión? ¿Cómo lo has enfrentado para superarlos?
