La primera ley de Newton

El inglés Isaac Newton (1642-1727) se basó en los trabajos de Galilei para establecer la llamada primera ley de Newton o principio de inercia, que dice: que todo objeto en reposo (V=0) , o con movimiento rectilíneo uniforme ( V= constante) mantiene ese estado a menos que se produzca un desequilibrio entre las fuerzas que actúan sobre él (Fn ≠ 0 ).La primera ley de Newton o principio de inercia afirma que todos los cuerpospermanecen en su estado de reposo o de movimiento uniforme rectilíneo,a menos que actúe sobre ellos una fuerza neta que cambie ese estado.La masa de un cuerpo, físicamente, es una medida de su inercia, es decir laoposición que presenta a ser acelerado linealmente. Por ello se dice que los cuerpos con mayor masa tienen más inercia que los cuerpos de menor masa.Esta es la razón por la que, en estricto rigor, la masa de un cuerpo se denominamasa inercial. EJERCICIOS

1.2. Los asteroides han estado moviéndose

por el espacio durante miles de millones de años. ¿Qué los mantiene en movimiento?

3. Una sonda espacial puede ser conducida por un cohete hasta el espacio exterior. ¿Qué mantiene el mo-vimiento de la sonda después de que el cohete ya no la sigue impulsando?

4. Al contestar la pregunta "¿qué mantiene a la Tierra moviéndose alrededor del Sol?", un amigo tuyo asegura que la inercia la mantiene en movimiento.Corrige esa aseveración errónea.

5. Tu amigo dice que la inercia es una fuerza que mantiene las cosas en su lugar, ya sea en reposo o en movimiento. ¿Estás de acuerdo? ¿Por qué?

6. Otro de tus amigos dice que las organizaciones burocráticas tienen mucha inercia. ¿Se parece a la primera ley de Newton de la inercia?

7. Una bola está en reposo en medio de un coche de juguete. Cuando se hace avanzar al coche, la bola rueda contra su parte trasera. Interpreta esta observación en términos de la primera ley de Newton.

8. Al jalar una toalla de papel o una bolsa de plástico para desprenderlas de un rollo, ¿por qué es más efectivo un tirón brusco que uno gradual?

9. Si estás dentro de un automóvil en reposo que es golpeado en la parte trasera, podrías sufrir una severa lesión llamada latigazo cervical. ¿Qué tiene que ver esta lesión con la primera ley de Newton?

10. En términos de la primera ley de Newton (la ley de la inercia), ¿cómo puede ayudar la cabecera del asiento en un automóvil a proteger la nuca en un choque por atrás?

11. ¿Por qué te tambaleas hacia adelante dentro de un autobús que se detiene de

1

GUÍA DE TRABAJOVersión: 1

Código: DA-FO-431

ÁREA: CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL (FÍSICA)

GRADO: 10 JORNADA: Mañana / Tarde PERÍODO: III FECHA:

TEMA: leyes de Newton

ESTUDIANTE:__________________________________________________________ GRUPO:_____

200N 200N

250N

repente? ¿Por qué te tambaleas hacia atrás cuando acelera? ¿Qué leyes se aplican en este caso?

12. Supón que vas en un automóvil en movimiento y que el motor se apaga. Pisas el freno y lentamente el carro disminuye su rapidez a la mitad. Si sueltas el freno el automóvil acelerará un poco o continuará reduciendo su rapidez debido a la fricción? Sustenta tu respuesta.

13. Cada vértebra de la serie que forma tu columna dorsal está separada por discos de tejido elástico. ¿Qué sucede entonces cuando saltas desde un lugar elevado y caes de pie? (Sugerencia: imagínate la cabeza del martillo) ¿Puedes imaginar alguna causa de que seas un poco más alto por la mañana que la noche anterior?

14. Empuja un carrito y se moverá. Cuando dejas de empujarlo, se detiene. ¿Viola esto la ley de inercia de Newton? Sustenta tu respuesta.

15. Suelta una bola por una mesa de bolos, y verás que con el tiempo se mueve con más lentitud. ¿Viola eso la ley de inercia de Newton? Sustenta tu respuesta.

16. En un par de fuerzas, una tiene 20 N de magnitud y la otra 12 N. ¿Cuál fuerza neta máxima es posible tener con estas dos fuerzas? ¿Cuál es la fuerza neta mí-nima posible?

17. Cuando un objeto está en equilibrio mecánico, ¿qué puede decirse correctamente acerca de todas las fuerzas que actúan en él? ¿La fuerza, neta necesariamente debe ser cero?

18. Un mono está colgado en reposo de una liana. ¿Cuáles son las dos fuerzas que actúan sobre el mono? ¿Alguna es mayor?

19. ¿Puede un objeto estar en equilibrio mecánico cuan do sólo hay una fuerza que actúe sobre él? Explica porqué.

20. Cuando se arroja una bola hacia arriba, se detiene momentáneamente en la cumbre de su trayectoria. ¿Está en equilibrio durante este breve instante? ¿Por qué?

21. Un disco de hockey se desliza por el hielo a rapidez constante. ¿Está en equilibrio? ¿Por qué?

22. El esquema de al lado muestra un andamio de pintor que está en equilibrio mecánico.La persona en medio de él pesa 250 N, y las tensiones en cada cuerda son de 200 N. ¿Cuál es el peso del andamio?

22. Nelly Newton cuelga en reposo de los extremos de la cuerda, como muestra la figura. ¿Cómo se compara la indicación de la báscula con su peso?23. Harry el pintor se cuelga de su silla año tras año. Pesa 500 N y no sabe que la cuerda tiene un punto de rotura de 300 N. ¿Por qué la cuerda no se rompe cuando lo sostiene como se ve en el lado izquierdo de la figura? Un día Harry pinta cerca de un asta-bandera, y para cambiar, amarra el extremo libre de la cuerda al asta, en vez de a su silla, como en la figura derecha. ¿Por qué tuvo que tomar anticipadamente sus vacaciones?

Segunda ley de Newton

La segunda ley de Newton es una de las leyes más importantes de la Física.Esta ley relaciona la aceleración experimentada por un cuerpo con la fuerza neta que actúa sobre él y con su masa. Isaac Newton fue el primero en descubrir que la aceleración que adquiere un cuerpo no solo depende de las fuerzas que actúan sobre él, sino también de su masa. Él formuló una segunda ley o principio de masa, que establece lo siguiente: la aceleración que experimenta un

2

300 N

cuerpo es proporcional a la fuerza neta aplicada, e inversamente proporcional a su masa inercial, lo que puede escribirse de la siguiente forma:

Fn=m . a ,o biena=Fn

m

La aceleración del cuerpo tiene igual dirección y sentido que la fuerza neta.

Como la masa se expresa en kg y la aceleración en m/s2 , la fuerza neta queda

expresada en Kg× m

s2 . esta

unidad se llama newton (N). Un newton es la fuerza

necesaria para que un cuerpo de masa un kilogramo cambie su velocidad en 1 m/s cada segundo.

si una misma fuerza neta (distinta de cero) se aplica sobre dos cuerpos de distinta masa, adquiere menor aceleración el que tiene más masa, debido a que mayor es la “dificultad” para

moverlo y para modificar su velocidad (su inercia es mayor).

Nos dice esta ley que si la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es mayor, la aceleración que experimenta también será mayor, m/s2

EJERCICIOS1. Un niño empuja, durante un lapso de tiempo de 2 s, un carrito de 10 kg de masa ,Cambiando su velocidad de 0 a 3 m/s; ¿cuál es la fuerza que el niño aplicó al carrito?.

2. Un auto acelera a 4,5 , si la fuerza que le entrega el motor al auto es de 950 N, ¿cuál es la masa del auto?3. ¿Cuál es la aceleración de un bloque de cemento de 40 kg, al tirar de él lateralmente con una fuerza netade 200 N?4. ¿Cuál es la aceleración de una cubeta con 20 kg de cemento de la cual se tira hacia arriba (¡no lateral mente!) con una fuerza de 300 N?5. ¿Cuánta aceleración tiene un Jumbo 747 con 30,000 kg de masa, al despegar, cuando el empuje de cada uno de sus cuatro motores es 30,000 N?6. Se ve que dos cajas aceleran igual cuando se aplica una fuerza F a la primera, y se

aplica 4F a la segunda.

¿Cuál es la relación de sus masas?7. Ana Sofía, la patinadora, tiene una masa total de 25 kg, y está impulsada por el cohete. completa la tabla.

8. Calcular la fuerza que ejerce la tierra sobre una piedra (peso) de 0,1 Kg de masa que se lanza hacia arriba con una velocidad de 20 m/s y logra la altura máxima 2s después del lanzamiento.9. Un automóvil se desplaza por una carretera rectilínea con una velocidad constante de 20 m/s. de repente el conductor aplica los frenos hasta que el auto se detiene 10m más adelante. Calcular el valor de la fuerza neta sobre el auto durante el frenado.10. En la tierra un bloque de cemento pesa 240N ¿Cuánto pesará este bloque en la luna donde la

3

FUERZA

ACELERACIÓN100 N

200 N

10 m/s2

aceleración de la gravedad es una sexta parte de la tierra?

Tercera ley de Newton(Acción reacción)

Siempre que un objeto ejerce una fuerza (acción) sobre otro, el segundo objeto ejerce sobre el primero una fuerza (reacción) de igual módulo, en la misma dirección, pero de sentido contrario. Lo anterior se puede expresar de la siguiente manera:

F⃗ A=−F⃗ B

A cada acción (fuerza FA) siempre se opone una reacción (FB) igual.

Por ejemplo, Un cohete ejerce una fuerza sobre los gases que expulsa y los gases ejercen una fuerza igual y opuesta sobre el cohete, lo que finalmente lo hace avanzar.Un ejemplo más, Una persona puedeavanzar porque cuando un pie empuja hacia atrás contra el suelo (acción), el suelo empuja hacia adelante sobre el pie (reacción).

Visualiza otros ejemplos y responde las preguntas.

1. En la interacción entre el automóvil y el camión, ¿la fuerza de impacto es la misma en cada uno?__________________________________________________________________

2. ¿Cuál de las dos flechas indica la fuerza e acción? ¿y cuál la reacción?

3. El hombre estira un resorte, indica cuál es el par de fuerzas de acción reacción ____________________________________________________________

4. ¿Por qué Las fuerzas de impacto entre las esferas de la izquierda y de la derecha mueven una y detienen la otra?___________________________________________________________________________________________________.5. El fortachón empuja dos furgones de igual masa que están sobre una vía, inicialmente inmóviles, antes de caer directo al suelo. ¿Es posible que haga que alguno de los dos furgones tenga una rapidez mayor que el otro? ¿Por qué?

4

__________________________________________________________________________________________

BIBLIOGRAFIA

5

HEWITT Paul G. Prácticas de Fisica conceptual novena edición. Ed. Pearson- Addison Wesley, México 2004HEWITT Paul G.. Fisica conceptual décima edición. Ed. Pearson- Addison Wesley. México 2007.HERREÑO FIERRO Cesar Aurelio, Energía I, editorial voluntad, Colombia Bogotá, 2006 HERRAÉZ DOMINGUZ José V. Elementos de física aplicada, 2da edición. Publicada en la Universidad de Valencia - España: 2010