Leyes de la dinámica (leyes de newton)

Leyes de la dinámica (Leyes de Newton)

En 1687 Isaac Newton publica un libro fundamental “Philosohiae Naturalis Principia Matemática”. En él se hace una verdadera síntesis de la física existente hasta entonces.
Toda la física se prodia reducir a 3 principios básicos, conocidos como Leyes de La Dinámica o Leyes de Newton.
Primera Ley de Newton. Ley de la inercia
o Los objetos siemprepermanecen en reposo o en movimiento rectilineo uniforme a menos que "algo" cambie su estado de movimiento. A la tendencia que tienen los objetos de mantener su estado de movimiento se la llama inercia.
Segunda Ley de Newton
o El cambio en el estado de movimiento de un cuerpo se debe a la acción de una fuerza la cual es directamente proporcional a la aceleración (la medida del cambio en su estado demovimiento) del cuerpo. La constante de proporcionalidad entre ambas magnitudes se conoce como masa del cuerpo y es una medida de su inercia es decir de su "resistencia"a la aceleración.
Fneta=ma
Tercera Ley de Newton:
o Las fuerzas en la naturaleza existen de a pares. Si sobre un cuerpo A aparece una fuerza F ésta debe estar originada por un segundo cuerpo B sobre el que a su vez actua lamisma fuerza originada por A con igual módulo y dirección pero en sentido opuesto. Esta ley tambien se conoce con el nombre de ley de Acción y Reacción.

Ejemplos
Problema 1
Una bola de acero de masa 100 g cae, partiendo del reposo, desde un segundo piso (desde una altura de 6 m) sobre un montón de arena y penetra en ella 3 cm. Calcula la fuerza media que la frena.

Nota.- Utiliza para g elvalor de 10 m•s-2
Resolución problema 1
Ponemos los datos en unidades del S.I
m = 0,1 kg
d = 3 cm = 0,03m
a) Al caer con MUA, con aceleración g = 10 m•s-2, su velocidad aumenta hasta llegar a la arena.
Su velocidad al llegar al suelo será :
V2 = Vo2 + 2 • a • x
Como Vo = 0
V2 = 2 • 10 m•s-2 • 6m
V = 10,95 m/s
En el momento de impactar con la arena tiene esa velocidad y en cuanto recorre0,03 m dentro de la arena se para.
Suponemos una fuerza media que actúa siempre con ese valor durante la frenada, lo que le confiere una aceleración de frenada constante (a = Fm / m).
Aplicando la relación estudiada en cinemática entre las velocidades, la aceleración y el recorrido.

V2 = Vo2 - 2 • a • x. La aceleración es de frenada (signo negativo)
V = 0
Vo2 = 2 • a • x
10,95 2 (m/s)2 = 2• a • 0,03 m
a = 120 / 0,06 = 2000 m s-2
La fuerza necesaria para lograr esa aceleración de frenada es:
F (media) = m • a = 0,1kg • 2000 m s-2 = 200 N

Problema 2
Un amigo y tú tiráis, con una fuerza de 500N, de una embarcación situada en el centro de un canal de 20 m de ancho, desde cada lado del mismo y por medio de dos cuerdas unidas a la proa.
a) ¿Es lo mismo que tiréis desde cerca quedesde lejos de la barca?

b) ¿Qué ángulo deben formar vuestras fuerzas de 500 N con el río (tirando las dos con igual ángulo) para obtener una fuerza de 800 N sobre la barca?

c) ¿Cuál es el factor limitante para llegar al máximo teórico?
Nota:- Para resolver el problema y mientras lo memorizas haz un esquema y anota los datos ya pasados al S.I. Sólo si conoces bien la historia planteada tucerebro puede sugerirte soluciones.
Si un amigo te plantea un problema personal ¿podrás aconsejarlo sin haber conocido, memorizado y razonado sobre todas las circunstancias?
Resolución Problema 2
Descomponemos la fuerza de arrastre en dos componentes: una perpendicular (Fy) y otra Vuestro coche se avería y se para en un tramo horizontal de la carretera y necesitáis empujarlo. El manual del autodice que pesa 1200 kg. En ese momento tiene las ruedas muy bien infladas por lo que sólo supondremos una fuerza de rozamiento total de 500 N.
Si tú y tus amigos empujáis con una fuerza de 500 N:
a) ¿Se moverá? ¿Con que velocidad?
b) Si lográis empujar con una fuerza de 800 N durante 1 minuto ¿qué velocidad alcanzará?
Resolución:
a) Por la segunda ley de Newton sabemos que la suma de las...