Cap 3A - Leyes de Newton y Aplicaciones
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8/19/2019 Cap 3A - Leyes de Newton y Aplicaciones
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Física 1Cap. 3 – Las leyes de Newton
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Fuerzas de contacto
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Cuando se empuja o jala un objeto se aplicauna fuerza sobre él. Por ejemplo al patear unapelota o lanzarla. (Fuerzas de contacto)
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Fuerzas a distancia
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La fuerza de atracción gravitacional porejemplo que ejerce la Tierra sobre la Lunapara mantenerla en órbita.
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Naturaleza de las fuerzas.
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La fuerza es una cantidad vectorial. Podemos empujar o
jalar un cuerpo en diferentes direcciones. Por lo tanto
para describir una fuerza debemos indicar su magnitud,
dirección y sentido.
Fuerza Resultante .- Es la suma de todas las fuerzas que
actúan sobre el cuerpo. También se denomina fuerza
neta.
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Un cuerpo en reposo permanece en reposo yun cuerpo movimiento continuará en
movimiento con velocidad constante y en línearecta a menos que actúe una fuerza neta oresultante sobre él.
1ra Ley de Newton (Ley de inercia)
La masa es una medida de la inercia de un cuerpo.
A mayor masa, mayor inercia.
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Ejemplo de inercia
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2da ley de Newton
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La fuerza neta o resultante produce la aceleración delcuerpo. Por lo tanto, la dirección de la aceleración es la
misma que la de la fuerza resultante.
Unidad de fuerza: newton (N).
2/11 smkg N
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3ra ley de Newton
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Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B
(“acción”), entonces B ejerce una fuerza sobre A
(“reacción”). Estas fuerzas tienen la misma magnitud y
dirección, pero sentidos opuestos, y actúan sobre
cuerpos diferentes.
La fuerza que el auto
ejerce sobre la pared es
igual, en módulo, a la
fuerza que la pared ejerce
sobre el auto.
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Ejemplo
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El auto rojo está averiado y es empujado por el
auto amarillo, de modo que ambos viajan con la
misma velocidad v y aceleración a .
La fuerza que el auto amarillo ejerce sobre el
rojo es igual en magnitud a la fuerza que el auto
rojo ejerce sobre el auto amarillo.
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Diagrama de cuerpo libre (DCL)
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Es un diagrama que muestra el cuerpo elegido aislado
de su entorno con todas las fuerzas que actúan sobre él.
No incluir las fuerzas que dicho cuerpo elegidoejerce sobre los otros cuerpos.
No descomponer las fuerzas en un DCL.
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Ejemplo
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DCLBloque
DCL
Persona
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Aplicación de las leyes de Newton
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Aplicación de la primera ley de Newton: Partículas en
equilibrio.
En componentes:
Un cuerpo está en equilibrio si permanece en
reposo o se mueve con velocidad constante.
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Ejemplo
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Hallar las tensiones
en las tres cadenas,
si el peso del motores w. Despreciar el
peso de las cadenas.
Motor
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Solución
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DCL motor DCL O Descomponiendo T 3:
wT 1º60:0
º60cos:0
31
32
senT T F
T T F
y
x
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Solución (cont.)
15
º60
º60cos
31
32
1
senT T
T T
wT
Resolviendo:
wT wT
wT
16,1
58,0
3
2
1
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Aplicación de las leyes de Newton
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Aplicación de la segunda ley de Newton: Dinámica.
En componentes:
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Ejemplo 1
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Las masas de los bloques A y B son mA y mB. Hallar la
aceleración de los bloques. Todas las superficies son
lisas.
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Solución
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Dirección de movimiento: ma F
Dirección movimiento:
Dirección de movimiento: ma F
Bloque A:
Bloque B:
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Solución (cont.)
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amT A
amT g m B B
Resolviendo:
B A
B
mm g ma
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Ejemplo 2
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Hallar el valor de F para que el bloque de masa m no
resbale sobre la cuña de masa M . Todas las superficies
son lisas.
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Solución
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El bloque y la cuña se mueven juntos, en forma
horizontal, con la misma aceleración.
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Solución (cont.)
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DCL Bloque Dirección de movimiento: ma F
ma Nsen
Dirección movimiento: 0 F
mg N cos
tan g a
Resolviendo:
cos
mg N
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Solución (cont.)
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DCL Cuña Dirección de movimiento: ma F
Ma Nsen F
Reemplazando N y a :
tan)( g M m F
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Ejemplo 3
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Datos:
Fuerza niño = 250 N
Peso niño = 320 NPeso columpio = 160 N
Hallar la aceleración con la
que sube el columpio juntocon el niño.
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Solución
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DCL niño y columpio
Dirección de movimiento: ma F
anT
anT
)8,9/160(160
)8,9/320(320
La fuerza que ejerce el niño es
igual a la tensión (la cuerda notiene masa o es despreciable)
250T
Resolviendo:
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Ejemplo 4
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Hallar el valor de F para que los bloques de masas
m1 y m2 no se deslicen sobre el carro de masa M.
Todas las superficies son lisas.
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Solución
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Como los bloques no se deslizan sobre el carro,
entonces los dos bloques y el carro deben tener la
misma aceleración.
Aplicando la 2da ley al conjunto en la dirección de
movimiento:
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Solución (cont.)
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DCL m1
ma F
amT 1
DCL m2
En la vertical:
g mT 2
amm M F )( 21
amT 1
g mT 2
Resolviendo:
