YACK






F´ısica I. Curso 2010/11
Departamento de F´ısica Aplicada. ETSII de B´ejar. Universidad de Salamanca
Profs. Alejandro Medina Dom´ınguez y Jes´s Ovejero S´nchez






Tema 2. Leyes de Newton y sus aplicaciones



´Indice

1. Introducci´on 3

2. Primera ley de Newton. Sistemas de Referencia Inerciales 5

3. Fuerza, masa y segunda Ley de Newton 74. Ley de acci´on y reacci´on 8

5. Fuerzas de rozamiento 10
5.1. Fricci´on est´atica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
5.2. Fricci´on cin´etica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
5.3. Fuerzas de arrastre en fluidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

6. Movimiento relativo a sistemas de referencia no inerciales16

7. Problemas 19
Tema 2. Leyes de Newton y sus aplicaciones 2
Tema 2. Leyes de Newton y sus aplicaciones 3

1. Introducci´on

La Din´amica estudia las relaciones entre los movimientos de los cuerpos y las causas que
los provocan, en concreto las fuerzas que act´uan sobre ellos. Aqu´ı estudiaremos la Din´amicadesde el punto de vista de la Mec´anica Cl´asica, que es apropiada para el estudio din´amico de
sistemas grandes en comparaci´on con los atomos (∼ 10−10 m) y que se mueven a velocidades
mucho menores que las de la luz (∼ 3,0 × 108 m/s).
Para entender estos fen´omenos, el punto de partida es la observaci´on del mundo cotidiano. Si
se desea cambiar la posici´on de un cuerpo en reposo es necesario empujarlo o levantarlo, es decir,ejercer una acci´on sobre ´el. Aparte de estas intuiciones b´asicas, el problema del movimiento es
muy complejo. Todos los movimientos que se observan en la Naturaleza (ca´ıda 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 err´oneo du-rante muchos siglos. Arist´oteles pens´o que el movimiento de un cuerpo se detiene cuando la
fuerza que lo empuja deja de actuar. Posteriormente se descubri´o que esto no era cierto, pero el
gran prestigio de Arist´oteles como fil´osofo y cient´ıfico hizo que estas ideas perduraran muchos
siglos.
Un avance muy importante se debi´o a Galileo (1564-1642) qui´en introdujo el m´etodo cient´ıfi-co, que ensena que no siempre se debe creer en las conclusiones intuitivas basadas en la obser-
vaci´on inmediata, pues esto lleva a menudo a equivocaciones. Galileo realiz´o un gran n´umero
de experiencias en las que se iban cambiando ligeramente las condiciones del problema y mi-
di´o los resultados en cada caso. De esta manera pudo extrapolar sus observaciones hasta llegar
a entender un experimento ideal. En concreto, observ´o c´omo un cuerpo que se mueve con velo-cidad constante sobre una superficie lisa se mover´a eternamente si no hay rozamientos ni otras
acciones externas sobre ´el.
Inmediatamente se present´o otro problema: ¿si la velocidad no lo revela, qu´e par´ametro del
movimiento indica la acci´on de fuerzas exteriores? Galileo respondi´o tambi´en a esta pregunta,
pero Newton (1642-1727) lo hizo de manera m´as precisa: no es la velocidad sino su variaci´onla consecuencia resultante de la acci´on de arrastrar o empujar un objeto.
Esta relaci´on entre fuerza y cambio de velocidad (aceleraci´on) constituye la base fundamen-
tal de la Mec´anica Cl´asica. Fue Isaac Newton (hacia 1690) el primero en dar una formulaci´on
Tema 2. Leyes de Newton y sus aplicaciones 4


completa de las leyes de la Mec´anica. Y adem´as invent´o los procedimientos matem´aticos nece-sarios para explicarlos y obtener informaci´on a partir de ellos.
Antes de enunciarlas, introduciremos con precisi´on los conceptos de masa y fuerza, que son
b´asicos en ellas:

Masa.

Es el par´ametro caracter´ıstico de cada objeto que mide su resistencia a cambiar su velo-
cidad. Es una magnitud escalar y aditiva.

Fuerza....