physics mecanica

4621530-777240UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN
FACULTAD DE CIENCIAS-ESCUELA DE FÍSICA
MAESTRÍA EN ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES
CURSO: ENSEÑANZA DE LA FÍSICA –MECÁNICA-
PRÁCTICA # 8: DINÁMICA DE LA TRASLACIÓN RECTILÍNEA
Diego L. Aristizábal R.
Profesor asociado con tenencia de cargo, Escuela de Física de la Universidad Nacional de Colombia, Sede MedellínMayo de 2014
Temas
Introducción
Aspecto teórico
Leyes de Newton y sistemas inerciales
Experimentos
Experimento 1: Cuerpo descendiendo por un plano inclinado
Experimento 2: Cuerpo acelerado en un plano horizontal
Experimento 3: Máquina de Atwood (polea de masa despreciable)
Introducción
Recordar que Isaac Newton plantea en su contribución a la mecánica las tres leyes de movimiento (ley deinercia o primera ley de Newton, ley de la dinámica o segunda ley de Newton y ley de acción y reacción o tercera ley de Newton) y la ley de gravitación universal.
En esta práctica se tratará la segunda ley aplicada a cuerpos que se pueden considerar bajo el modelo de partículas.
Aspecto teórico
Leyes de Newton y sistemas inerciales
Newton formuló las conocidas tres leyes de movimiento(primera ley de Newton o ley de inercia, segunda ley de Newton o ley de la fuerza y tercera ley de Newton o ley de acción-reacción) y la ley de gravitación universal. Estas se enuncian esencialmente para partículas.
La ley de acción y reacción se trabajó en el módulo sobre diagramas de fuerza y la ley de gravitación en el módulo de fuerzas especiales en mecánica parte I.
Ley de inercia (primera leyde Newton)
“Todo cuerpo (partícula) permanece en su estado de reposo, o de movimiento uniforme en línea recta, excepto si sobre él actúan fuerzas”. En otros términos, se podría decir: “Un cuerpo (partícula) sobre el cual no actúan fuerzas o si éstas actúan se anulan, se mueve con constante”. Si el vector velocidad es constante, su dirección es constante y el movimiento es rectilíneo, además sumagnitud también es constante y el movimiento es uniforme. El reposo es sólo un caso particular, = 0.
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-721995-796290Otra forma de enunciarla es: “Un cuerpo (partícula) sobre el cual no actúan fuerzas o si actúan se anulan, se mueve en línea recta con rapidez constante o permanece en reposo si lo estaba”.
Es necesario concluir que como se está hablando de una única velocidad, seestá refiriendo a un cuerpo puntual, es decir, a una partícula. La pregunta básica será: ¿respecto a cuál marco de referencia se mide esa velocidad? Y surge una gran dificultad: un mismo cuerpo puede estar en reposo respecto a un cierto marco de referencia, moviéndose con velocidad constante respecto a otro y moviéndose aceleradamente respecto a otro diferente, entonces, ¿en cuál marco se aplica laprimera ley? La respuesta no es obvia y parece redundante: estos marcos de referencia deben tener la característica de ser INERCIALES, en los que la característica es que la ley de inercia se cumple en ellos; con base en esto la ley de inercia se puede enunciar así:
“Existen ciertos marcos de referencia, llamados inerciales, respecto a los cuales un objeto, sobre el cual la fuerza neta es nula,se mueve con constante”.
Del concepto de velocidad relativa puede verse inmediatamente que si un determinado marco de referencia es inercial, cualquier otro marco que se traslade con vector velocidad constante respecto al primero, será también inercial.
Resumiendo:
Dado un marco de referencia inercial si,

el cuerpo (partícula) se traslada en línea recta con rapidez constante o permanece enreposo si lo estaba.

Nota: Cualquier cuerpo rígido que se encuentre fijo a la superficie terrestre se comporta de forma muy aproximada como un marco de referencia inercial para el análisis mecánico de situaciones físicas locales.
El concepto de equilibrio
Cuando un cuerpo se encuentra en reposo respecto a un determinado marco de referencia inercial, se dice que está en equilibrio...