Leyes de newton

MÓDULO 3
CONTENIDO
CAPÍTULO 3
3.1 LEYES DE NEWTON
3.1.1 Primera Ley de Newton
3.1.2 Segunda Ley de Newton
3.1.3 Tercera Ley de Newton
3.2 FUERZAS
3.2.1 Peso
3.2.2 Fuerza normal
3.2.3 Fuerza de tensión
3.2.3 Fuerza de rozamiento
3.2.4 Cómo aplicar las leyes de Newton
3.3 TRABAJO Y ENERGÍA
3.3.1 Energía cinética
3.3.2 Fuerzas conservativas y no conservativas
3.3.3 Energía potencial3.3.4 Conservación de la energía
3.3.5 Potencia
3.3.6 Cantidad de movimiento


3.1 LEYES DE NEWTON

En el taller anterior se analizó el movimiento de un cuerpo sin tener en cuenta ciertas influencias externas que lo causan; es decir, se describió cómo es el movimiento sin decir cual era la causa. En el presente taller se analizará el movimiento de un cuerpo cuando sobre él se ejerce unainfluencia externa, dicha influencia se conoce como una fuerza. La fuerza es de carácter vectorial y por lo tanto tiene una magnitud y una dirección. En general existen dos clases de fuerzas:

• Las fuerzas de contacto, que corresponden a fuerzas que surgen del contacto físico de dos cuerpos.
• Fuerzas de campo, que no implican contacto, se transmiten gracias a la acción de lo que seconoce como un campo.

3.1.1 Primera Ley de Newton. Una persona se moviliza en un automóvil con cierta velocidad, al frenar, la persona al interior del vehiculo tiende a seguir desplazándose hacia delante. Cuando el auto esta detenido y empieza a desplazarse bruscamente hay desplazamiento neto hacia atrás. Estos hechos reales de la vida diaria dan como resultado la primera Ley de Newton:

“Todocuerpo en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, continuará en ese estado mientras no haya un elemento externo que lo saque de él”

La anterior ley implica que todo cuerpo continuará su estado original de movimiento a menos que sobre él actúe una fuerza externa. Matemáticamente la primera Ley de Newton se expresa [pic].

Es importante notar que la primera ley de Newton no implica que sobreel cuerpo no haya fuerza externas para continuar con su estado de movimiento rectilíneo uniforme o de reposo, implica que todas las fuerzas sobre el cuerpo se deben anular; es decir, si una fuerza actúa sobre un cuerpo y éste se encuentra en reposo (o tiene una velocidad constante), debe existir una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta que la anule.

Todos los cuerpos tienen unaresistencia a cambiar su estado, dicha resistencia se conoce como inercia. Ésta puede ser cuantificada en una unidad conocida como masa, entonces la masa corresponde a una propiedad del cuerpo. Como se estableció en el primer taller, para la masa se establece una unidad fundamental que es el kilogramo (kg), en el sistema internacional de medidas.

2. Segunda Ley de Newton. La segunda Ley de Newtonestablece una relación entre la fuerza aplicada a un cuerpo y el tipo de movimiento que éste realiza. Newton mostró que al aplicar una fuerza sobre un cuerpo de una masa especifica, el efecto de dicha fuerza es provocar una aceleración sobre la masa; al aumentar la fuerza también la aceleración aumenta, por lo tanto Newton pudo concluir que la aceleración de un cuerpo es proporcional a la fuerza queactúa sobre él. La expresión matemática para dicha relación es [pic].

Esta Ley también se puede describir en ejemplos reales. Cuando se empuja un automóvil con una fuerza específica, éste adquiere una determinada aceleración. Si se aplica una fuerza mayor sobre el automóvil, la aceleración que éste experimenta es ahora mayor.

Newton también determinó que si la fuerza que se aplica sobre uncuerpo es constante y se aumenta su masa, la aceleración disminuye. Es fácil también establecer que al empujar un automóvil pequeño con una fuerza determinada hay una aceleración; si se aplica la misma fuerza a un automóvil más grande (de mayor masa) la aceleración que alcanza es menor. La expresión matemática para este hecho es [pic].
De las anteriores ecuaciones se puede deducir la relación...