Leyes de Newton

Objetivos de la clase

Demostrará mediante ejemplos o experimentos su comprensión de la primera y la tercera leyes de Newton sobre el movimiento.
Establecerá la primera condición de equilibrio, dará un ejemplo físico y demostrará gráficamente que éste satisface la primera condición.
Construirá un diagrama de cuerpo libre que represente todas las fuerzas que actúan sobre un objeto que se halla en equilibrio traslacional.
Encontrará las fuerzas desconocidas aplicando la primera condición de equilibrio.
Aplicará su conocimiento acerca de la fricción cinética y estática para resolver problemas de equilibrio.

La Dinámica, es la rama de la física que se ocupa de describir porqué los cuerpos se mueven o giran, y de aquí surgen varias leyes de las que ya has escuchado en el colegio.

Desarrollo

Las leyes de Newton que deberías recordar son las siguientes.

1ª Ley de Newton: Ley de Inercia:

$\sum F_{ext} =0 \longrightarrow v=cte (v=0)$

Nos dice que si la suma de fuerzas externas que actúan sobre un cuerpo es cero, entonces el cuerpo se encuentra en reposo, o bien se mueve con velocidad constante.

2ª Ley de Newton: Ley General de la Dinámica:

$\sum F_{ext } \neq 0 \longrightarrow a= \frac{F_{neta}}{m}$

Esta ley nos dice que si la suma de fuerzas externas no es cero, entonces, el cuerpo acelera, y la aceleración que adquiere es directamente proporcional a la Fuerza Neta (Suma de todas las fuerza externas), y es inversamente proporcional a la masa del cuerpo.

Ejemplo:

Dos personas que están empujando un automóvil, como se muestra en la figura. La masa del automóvil es de 1.850 kg. Una persona aplica una fuerza de 275 N al coche, mientras que la otra persona aplica una fuerza de 395 N. Las dos fuerzas actúan en la misma dirección. Una tercera fuerza de 560 N actúa también en el auto, pero en una dirección opuesta a aquella en la que las personas están empujando. Esta fuerza surge debido a la fricción entre el pavimento y los neumáticos. Encuentra la aceleración del automóvil.

Solución:

Si observamos el diagrama de cuerpo libre, vemos que la fuerza neta es ...

$F_{neta } =275N+395N-560N=110N$

luego aplicando la segunda ley de Newton ...

$a= \frac{F_{neta }}{m} =\frac{110N}{1850kg}=+0,059 m/s^{2}$

el signo + indica que la aceleración está dirigida en la dirección del eje x positivo, la misma dirección que la fuerza neta.

3ª Ley de Newton: Ley de Acción y Reacción

Esta ley nos dice que las Fuerzas nunca actúan en forma aislada, siempre actúan en pares, la ley dice que si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B entonces el cuerpo B ejerce una fuerza sobre el cuerpo A, igual en magnitud y opuesta en dirección.

4º Ley de Newton: Ley de Gravitación Universal:

$F_{g } =G \frac{m_{1} \cdot m_{2}}{r^{2}}$

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