Leyes de Newton

Republica Bolivariana de Venezuela.Ministerio Para el Poder Popular y Los Estudios Superiores.

Instituto Universitario Politécnico ‘’Santiago Mariño’’Mecánica Aplicada

Autor:Adriana C, Navarro C

Caracas, Septiembre del 2016.

Isaac NewtonNació el 25 de Diciembre de 1642 en Woolsthorpe

Inglaterra y murió el 23 de Marzo de 1727 en Kensington, siendo enterrado en la famosa abadía de

Westminster junto a los grandes. Isaac es considerado como uno de los principales protagonistas de la

"revolución científica" del siglo XVII y el "Padre de la mecánica moderna“. coincidió con Gottfried Leibniz en

el descubrimiento del calculo integral.

También formuló el teorema del binomio, que es llamado el binomio de newton. Aunque sus principales

aportes fueron en el hámbito de la ciencia

Principales Investigaciones de Newton

Las primeras investigaciones giraron en torno a la óptica,

donde explicó que la luz blanca era una mezcla de los colores que tiene el arcoíris.

Trabajo también en áreas como la

termodinámica y la acústica, así como la

óptica y teoría corpuscular

Su lugar en la historia se lo debe a la nueva fundación de la

mecánica. Donde en su obra "Principios matemáticos de la filosofía natural" formuló las tres leyes fundamentales del

movimiento. Ley de Inercia

Principios Fundamentales de la Termodinámica.

Ley de Acción y Reacción

LEYE

S D

E N

EWTO

N Las leyes de Newton, también conocidas como leyes del

movimiento de Newton, son tres principios a partir de los

cuales se explican la mayor parte de los problemas

planteados por la mecánica, en particular aquellos relativos

al movimiento de los cuerpos, que revolucionaron los

conceptos básicos de la física y el movimiento de los cuerpos

en el universo

Primera Ley de Newton: Ley de Inercia

La primera ley de Newton, conocida también como Ley de inercia, nos dice que si sobre un cuerpo no actúa ningún otro, este permanecerá indefinidamente moviéndose en línea recta con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero).

Como sabemos, el movimiento es relativo, es decir, depende de cual sea el observador que describa el movimiento. Así, para un pasajero de un tren, el interventor viene caminando lentamente por el pasillo del tren, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andén de una estación, el interventor se está moviendo a una gran velocidad. Se necesita, por tanto, un sistema de referencia al cual referir el movimiento. La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos como Sistemas de referencia inerciales, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.

Ejemplo Cotidiano 1º Ley de

Newton Cinturones de seguridad inerciales: solamente se traban en caso de que el cuerpo siga en

movimiento cuando hay una detención brusca.

Atajar la pelota en el fútbol: todos tenemos bien en claro que si un arquero no frena con sus

brazos el pelotazo aplicado por el delantero del equipo contrario, habrá gol. La pelota en

movimiento, por su inercia, seguirá viaje hacia dentro del arco.

Viaje en avión: aunque este vaya a gran velocidad, el café que nos es servido permanece en

la mesita adosada al asiento del de adelante, como todo lo demás que está dentro del avión

Segunda Ley de Newton: Principio fundamental de la

dinamicaLa segunda ley de Newton se aplica en un gran número de fenómenos físicos, pero no es un principio fundamental como lo son las leyes de conservación. Aplica solamente si la fuerza es una fuerza neta externa. No aplica directamente en situaciones donde la masa cambia, ya sea perdiendo o ganando material o si el objeto está viajando cerca de la velocidad de la luz, en cuyo caso deben incluirse los efectos relativistas. Tampoco aplica en escalas muy pequeñas a nivel del átomo, donde debe usarse la mecánica cuántica.

F= m.a

Ejemplo Cotidiano 2º ley de Newton

Ejercer fuerza sobre un carro de supermercado para así empujarlo es otro claro ejemplo de la vida cotidiana en el que se plasma la segunda ley de Newton

La fuerza que debe ejercer un golfista para que su pelota llegue al hoyo

la velocidad que debe tener un helicóptero para sostenerse en el aire

Determinar la fuerza que debe adquirir una carreta para poder transportar aquello que cargue.

La fuerza con la que se debe patear una pelota de fútbol para que esta modifique su velocidad podría ser otro caso en el que se observa la 2º ley de Newton.

Tercera Ley de Newton: Acción y Reacción

La tercera ley, también conocida como Principio de acción y reacción nos dice que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de sentido contrario.

Esto es algo que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones. Por ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para impulsarnos. La reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba.

Cuando estamos en una piscina y empujamos a alguien, nosotros también nos movemos en sentido contrario. Esto se debe a la reacción que la otra persona hace sobre nosotros, aunque no haga el intento de empujarnos a nosotros.

Hay que destacar que, aunque los pares de acción y reacción tenga el mismo valor y sentidos contrarios, no se anulan entre si, puesto que actúan sobre cuerpos distintos.

Ejemplo cotidiano 3º Ley de Newton

Cuando intentamos empujar a alguien estando dentro de una pileta. Lo que nos sucederá, aún sin la intención del otro,

nosotros retrocederemos.

Al estar nadando en una pileta también se puede experimentar la tercera ley de Newton. Esto ocurre cuando buscamos

una pared y nos empujamos para obtener impulso. En este caso también se detecta una acción y una reacción.

El tendedero donde se cuelga la ropa es otro ejemplo de la tercera ley de Newton. Mientras la ropa hace fuerza para

abajo, la soga, como reacción, hace fuerza hacia arriba. Así se consigue que la ropa no entra en contacto con el suelo .

Un ascensor pesa 400 Kp. ¿Qué fuerza debe ejercer el cable hacia arriba para que suba con una aceleración de 5 m/s2? Suponiendo nulo el roce y la masa del ascensor es de 400 Kg.

SoluciónComo puede verse en la figura 7, sobre el ascensor actúan dos fuerzas: la fuerza F de tracción del cable y la fuerza P del peso, dirigida hacia abajo.

                           

La fuerza resultante que actúa sobre el ascensor es F – PAplicando la ecuación de la segunda ley de Newton tenemos:

                       

EJERCICIOS RESUELTOS

Al transformar 400 Kp a N nos queda que:400 Kp = 400 ( 9,8 N = 3920 NSustituyendo los valores de P, m y a se tiene:F – 3920 N = 400 Kg. ( 0,5 m/s2

F – 3920 N = 200 NSi despejamos F tenemos:F = 200 N + 3920 NF = 4120 N

• Un carrito con su carga tiene una masa de 25 Kg. Cuando sobre él actúa, horizontalmente, una fuerza de 80 N adquiere una aceleración de 0,5 m/s2. ¿Qué magnitud tiene la fuerza de rozamiento Fr que se opone al avance del carrito?

Solución En la figura 8 se muestran las condiciones del problema

La fuerza F, que actúa hacia la derecha, es contrarrestada por la fuerza de roce Fr, que actúa hacia la izquierda. De esta forma se obtiene una resultante F – Fr que es la fuerza que produce el movimiento.Si aplicamos la segunda ley de Newton se tiene: Sustituyendo F, m y a por sus valores nos queda80 N – Fr = 25 Kg. ( 0,5 m/s280 N – Fr = 12,5 NSi despejamos Fr nos queda:Fr = 80 N – 12,5 NFr = 67,5 N

• Una fuerza F aplicada a un objeto de masa m1 produce una aceleración de 3 m/seg2. La misma fuerza aplicada a un objeto de masa m2 produce una aceleración de 1 m/seg2 .

a.Cual es el valor de la proporción m1 / m2b.Si se combinan m1 y m2 encuentre su aceleración bajo la sección de F.c.Por la acción de la segunda ley de newton, tenemos:Datos:d.a1 = 3 m/seg2e.a2 =1 m/seg2f.F = m1 * a1 (Ecuación 1)g.F = m2 * a2 (Ecuación 2)h.Como la fuerza F es igual para los dos objetos, igualamos las ecuaciones.i.m1 * a1 = m2 * a2

a.Si se combinan m1 y m2 encuentre su aceleración bajo la acción de F.MT = m1 + m2F = (m1 + m2) * a

Pero: F = m1 * a1 = m1 * 3

F = m2 * a2 = m2 * 1

Reemplazando m1 y m2 en la ecuación 3, tenemos:

a = ¾ m/seg2a = 0,75 m/seg2