Leyes de Newton

Departamento de Fsica Aplicada. ETSII de Bejar. Universidad de Salamanca
Profs. Alejandro Medina Domnguez y Jesus Ovejero Sanchez
Tema 2. Leyes de Newton y sus aplicaciones
Indice
1. Introduccion 3
2. Primera ley de Newton. Sistemas de Referencia Inerciales 5
3. Fuerza, masa y segunda Ley de Newton 7
4. Ley de accion y reaccion 8
5. Fuerzas de rozamiento 10
5.1. Friccionestatica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
5.2. Friccion cinetica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
5.3. Fuerzas de arrastre en
uidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
6. Movimiento relativo a sistemas de referencia no inerciales 16
7. Problemas 19
Tema 2. Leyes de Newton y susaplicaciones 2
Tema 2. Leyes de Newton y sus aplicaciones 3
1. Introduccion
La Dinamica estudia las relaciones entre los movimientos de los cuerpos y las causas que
los provocan, en concreto las fuerzas que actuan sobre ellos. Aqu estudiaremos la Dinamica
desde el punto de vista de la Mecanica Clasica, que es apropiada para el estudio dinamico de
sistemas grandes en comparacion con losatomos ( 10􀀀10 m) y que se mueven a velocidades
mucho menores que las de la luz ( 3;0  108 m/s).
Para entender estos fenomenos, el punto de partida es la observacion del mundo cotidiano. Si
se desea cambiar la posicion de un cuerpo en reposo es necesario empujarlo o levantarlo, es decir,
ejercer una accion sobre el. Aparte de estas intuiciones basicas, el problema del movimiento es
muycomplejo. Todos los movimientos que se observan en la Naturaleza (cada de un objeto
en el aire, movimiento de una bicicleta o un coche, de un cohete espacial, etc) son realmente
complicados.
Estas complicaciones motivaron que el conocimiento sobre estos hechos fuera erroneo durante
muchos siglos. Aristoteles penso que el movimiento de un cuerpo se detiene cuando la
fuerza que lo empujadeja de actuar. Posteriormente se descubrio que esto no era cierto, pero el
gran prestigio de Aristoteles como losofo y cientco hizo que estas ideas perduraran muchos
siglos.
Un avance muy importante se debio a Galileo (1564-1642) quien introdujo el metodo cient-
co, que ense~na que no siempre se debe creer en las conclusiones intuitivas basadas en la observaci
on inmediata,pues esto lleva a menudo a equivocaciones. Galileo realizo un gran numero
de experiencias en las que se iban cambiando ligeramente las condiciones del problema y midi
o los resultados en cada caso. De esta manera pudo extrapolar sus observaciones hasta llegar
a entender un experimento ideal. En concreto, observo como un cuerpo que se mueve con velocidad
constante sobre una supercie lisa semovera eternamente si no hay rozamientos ni otras
acciones externas sobre el.
Inmediatamente se presento otro problema: >si la velocidad no lo revela, que parametro del
movimiento indica la accion de fuerzas exteriores? Galileo respondio tambien a esta pregunta,
pero Newton (1642-1727) lo hizo de manera mas precisa: no es la velocidad sino su variacion
la consecuencia resultante dela accion de arrastrar o empujar un objeto.
Esta relacion entre fuerza y cambio de velocidad (aceleracion) constituye la base fundamental
de la Mecanica Clasica. Fue Isaac Newton (hacia 1690) el primero en dar una formulacion
Tema 2. Leyes de Newton y sus aplicaciones 4
completa de las leyes de la Mecanica. Y ademas invento los procedimientos matematicos necesarios
para explicarlosy obtener informacion a partir de ellos.
Antes de enunciarlas, introduciremos con precision los conceptos de masa y fuerza, que son
basicos en ellas:
Masa.
Es el parametro caracterstico de cada objeto que mide su resistencia a cambiar su velocidad.
Es una magnitud escalar y aditiva.
Fuerza.
Todos tenemos un concepto intuitivo de que es una fuerza. Aunque dar una denicion...