REPUBLICA BOLIVARIANA DE

VENEZUELA

I.U.P SANTIAGO MARIÑO

EXTENSION CARACAS

CARRERA: ING. INDUSTRIAL

MATERIA: MECÁNICA APLICADA

LEYES DE NEWTON

ALUMNA:

DIANA ANDRADE

C.I.: 24.288.769

CARACAS, SEPTIEMBRE DE 2016

Las leyes de Newton, también conocidas como leyes del movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican una gran parte

de los problemas planteados en mecánica clásica, 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

Leyes de Newton:

El primer concepto que maneja Newton es el de masa, que identifica con «cantidad de materia». Newton asume a continuación que la cantidad de movimiento es el resultado del producto de la masa por la velocidad. En tercer lugar, precisa la importancia de distinguir entre lo absoluto y relativo siempre que se hable de tiempo, espacio, lugar o movimiento.En este sentido, Newton, que entiende el movimiento como una traslación de un cuerpo de un lugar a otro, para llegar al movimiento absoluto y verdadero de un cuerpo.

Primera Ley de Newton:

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).

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.En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, puesto que siempre hay algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos, pero siempre es posible encontrar un sistema de referencia en el que el problema que estemos estudiando se pueda tratar como si estuviésemos en un sistema inercial. En muchos casos, suponer a un observador fijo en la Tierra es una buena aproximación de sistema inercial.

Ejemplo:

Un cuadro de 2 Kg se cuelga de un clavo como se muestra en la figura, de manera

que las cuerdas que lo sostienen forman un ángulo de 60º. ¿Cuál es la tensión en

cada segmento de la cuerda?

Se debe determinar la situación del problema. Una cuerda

sostiene un cuadro de 2 Kg, en dos segmentos, cada segmento

tiene una tensión Ta y Tb respectivamente.

De las tres fuerzas planteadas, solamente se puede determinar el valor de

su peso w.

∑Fy = 0 = Ta sen 60º + Tb sen 60º - w;

Ta sen 60º + Tb sen 60º = w = mg (1)

Luego, ∑Fx = 0 = - Ta cos 60º + Tb cos 60º

Ta cos 60º = Tb cos 60º, entonces Ta = Tb (2)

Sustituyendo (2) en (1):

2 Tb sen 60º = mg

Despejando Tb:

Como se demuestra en la ecuación (2), las tensiones en los segmentos de

cuerda son iguales.

Es importante colocar el sentido de cada componente, según el marco de

referencia propuesto.

Segunda Ley de Newton:

La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa.

Todos los días se ven cuerpos que no permanecen en un estado constante de movimiento: las cosas

inicialmente en reposo pueden estar más tarde en movimiento; los objetos en movimiento se pueden

detener. La mayor parte del movimiento que se observa es movimiento acelerado y es el resultado de

una o más fuerzas aplicadas. La segunda ley de Newton establece la relación de la aceleración con la

fuerza y la inercia.

La Segunda Ley de Newton en su forma resumida es:

Aceleración = Fuerza / masa

La masa del cuerpo tiene el efecto opuesto. A mayor masa del cuerpo, menor

aceleración. Para la misma fuerza, el doble de la masa da por resultado la mitad de su

aceleración; el triple de la masa, un tercio de la aceleración. Incrementando la masa

decrece la aceleración. La aceleración de un cuerpo depende entonces tanto de la

magnitud de la fuerza neta como de la masa del cuerpo.

Ejemplo:

Una fuerza le proporciona a la masa de 2,5 Kg. una aceleración de 1,2 m/s2. Calcular

la magnitud de dicha fuerza en Newton y dinas.

Datos:

m = 2,5 Kg.

a =1,2 m/s2.

F =? (N y dyn)

Solución:

Nótese que los datos aparecen en un mismo sistema de unidades (M.K.S.)

Para calcular la fuerza usamos la ecuación de la segunda ley de Newton:

Sustituyendo valores tenemos::

Como nos piden que lo expresemos en dinas, bastará con multiplicar por 105,

luego:

Tercera Ley de Newton:

Siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro,

este ejerce una fuerza igual y en sentido opuesto

sobre el primero.

La tercera ley de Newton se establece a menudo como sigue: “A toda acción

siempre se opone una reacción igual.” Es importante insistir que las fuerzas de

acción y reacción actúan sobre diferentes cuerpos. Nunca actúan sobre

el mismo cuerpo.Las fuerzas de acción y reacción

constituyen un par de fuerzas. Las fuerzas siempre ocurren en pares. Nunca existe una fuerza única en

ninguna situación.

Ejemplo:

1) 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:

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 queda:

80 N – Fr = 25 Kg. x 0,5 m/s2

80 N – Fr = 12,5 N

Si despejamos Fr nos queda:

Fr = 80 N – 12,5 N

Fr = 67,5 N

2) 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 son de 400 Kg.

Solución:

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 – P

Aplicando la ecuación de la segunda ley de Newton

tenemos:

Al transformar 400 Kp a N nos queda que:

400 Kp = 400 x 9,8 N = 3920 N

Sustituyendo los valores de P, m y a se tiene:

F – 3920 N = 400 Kg. x 0,5 m/s2

F – 3920 N = 200 N

Si despejamos F tenemos:

F = 200 N + 3920 N

F = 4120 N

Finalmente:

Por eso, las leyes de Newton tienen ese valor histórico y científico. Son parte de

los grandes descubrimientos importantes que solo unas pocas personas pueden

conseguir. De todas formas, todo esto también es el resultado de la recopilación de

muchos conocimientos de otros lugares y civilizaciones que estaban al alcance de

muy pocos.

Por estas y otras razones, consiguió elaborar unas leyes, que nos han ayudado

mucho, con unos medios de laboratorio que hoy en día consideraríamos precarios,

pero a pesar de ello ha sabido aprovechar cada paso que ha dado, con sus errores y

con sus aciertos, hasta conseguir resultados.