Segunda Ley De Newton

wtonCapitulo 16

16.1 INTRODUCCION_SEGUNDA LEY DE NEWTON

En el Cap. I se definió a una partícula, como un elemento físico, con masa, cuyas dimensiones eran, todas, infinitesimales. Consecuentemente, no se necesita considerar ningunos efectos de rotación cuando se describe el movimiento de la partícula. Se deduce, entonces, que el movimiento de ésta, se encuentra completamente definido aldescribir su movimiento de traslación.
Para el caso del movimiento de una partícula, pueden considerarse dos tipos generales. El primero ocurre cuando la partícula se mueve a lo largo de una línea recta y este tipo de movimiento se describe como traslación rectilínea. El segundo tipo tiene lugar cuando la partícula se mueve a lo largo de una trayectoria curva y se llama traslación curvilínea. Dichatrayectoria curva puede localizarse ya sea en el espacio de dos o de tres dimensiones. El primer movimiento se describe como movimiento curvilíneo plano, mientras que el último se denomina movimiento curvilíneo general.
En este capítulo, se estudiará la relación entre la fuerza. que actúa sobre una partícula y el movimiento resultante. La base fundamental de toda la dinámica ingenieril es lasegunda ley de Newton, la cual establece que una partícula sujeta a la acción de una fuerza resultante experimentará una aceleración que el directamente proporcional a dicha fuerza y en la dirección de esta ecuación. La segunda ley de Newton para una partícula aparece en forma de Ecuación como
F = ma
Donde
m = masa de la partícula
a= aceleración de fa partícula
f= fuerza resultante actuandosobre la partícula. esta fuerza resultante está expresada por

Donde n es el número de fuerzas F, que actúan sobre la partícula y se entiende que la operación sumatoria es vectorial. La aceleración a en la segunda ley de Newton debe estar expresada en términos de un sistema coordenado inercial absoluto.
A partir de la ecuación (16.2) puede verse que F y. a son dos cantidades vectorialesrelacionadas por el escalar multiplicador m. Se deduce que F y a tienen la misma dirección y sentido y difieren solamente en magnitud según el factor positivo rn. La ecuación (16.2), que expresa la segunda ley de Newton, es un ejemplo de multiplicación
de una cantidad vectorial por una cantidad escalar.

La interpretación física de la segunda ley de Newton es que si una
Fuerza resultante F actúasobre una partícula de masa rn, entonces
La partícula experimentará una aceleración que tiene la dirección y
El sentido de la fuerza resultante. La magnitud.de la aceleración está
Dada, entonces, por

Donde Fy a son las magnitudes de la fuerza resultante y de la aceleración El efecto descrito antes se indica en la figura 16.1a, en la Cual una partícula está sujeta a la acción de las tres fuerzasF1,f2 y f3 Las fuerzas resultante F se indica en la figura 16.1b, A partir de de la segunda ley de Newton, se deduce que la dirección de la aceleración es según la dirección de la recta ab con un sentido de a hacia b. Se recomienda al lector dominar este concepto fundamental y la interpretación de la segunda ley de Newton, ya que la relación se usa repetidamente a través de todo el estudio de ladinámica ingenieril. Si la fuerza resultante que actúa sobre una partícula es cero, la Segunda ley de Newton tiene la forma

Las componentes del vector a a lo largo de las tres direcciones coordenadas son
ax, ay y az. Una condición necesaria para que la ecuación anterior
sea cierta es

Si se satisfacen estas ecuaciones, se deduce que la fuerza resultante que actúa sobre la partícula escero. También se deduce que la partícula está en reposo, o se está moviendo con velocidad constante. Las condiciones de movimiento y de la fuerza resultante, anteriores son las condiciones necesarias para el equilibrio estático de la partícula. En los ejemplos de este capítulo, los cuerpos se considerarán de dimensiones finitas. Puede recordarse que una partícula se define como un cuerpo físico con...