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FÍSICA 1FÍSICA 1
Capítulo 3Capítulo 3
Leyes del movimiento de Leyes del movimiento de NewtonNewton
Prof. Gonzalo Gálvez de la PuenteProf. Gonzalo Gálvez de la Puenteggalvez@pucp.edu.pe
LEYES DE NEWTON
FUERZASe llama fuerza a la interacción que aparece entre dos cuerpos, intentando mutuamente alterar su estado de movimiento.
Fuerzas de contacto
Fuerzas de campo
(d) Fuerza gravitatoria (e) Fuerza eléctrica (f) Fuerza magnética.
La fuerza de atracción gravitatoria que la Tierra ejerce sobre un cuerpo, se llama peso del cuerpo.
LEYES DE NEWTONFuerzas de contracto y de campo
La masa es la medida de la inercia y la unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo.
Los cuerpos tienen la propiedad denominada inercia, por la cual el cuerpo tiende a permanecer en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme.
PRIMERA LEY DE NEWTON ( Ley de inercia)
Si la fuerza resultante es cero, un cuerpo en reposo continuará en reposo, y uno en movimiento se moverá con velocidad constante.
LEYES DE NEWTON
LEYES DE NEWTONPrimera ley: inercia
TERCERA LEY DE NEWTON (Ley de acción y reacción)
F12
F21
F21 = -F12
Estas fuerzas reciben el nombre de acción y reacción. La acción y reacción siempre actúan en cuerpos distintos.La acción y reacción no producen necesariamente los mismos efectos.
“Si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro cuerpo, éste ejercerá sobre el primero una fuerza de la misma magnitud, en la misma dirección pero de sentido contrario”.
LEYES DE NEWTON
Ejemplo: fuerzas de campo. F12 es la fuerza de 2 sobre 1. F21 es la fuerza de 1 sobre 2.
F2
F1
¿W y n son fuerzas de acción y reacción?
F1: Fuerza de la mano sobre el muroF2: Fuerza del muro sobre la mano
LEYES DE NEWTONTercera ley: acción y
reacción
LEY DE GRAVITACIÓN DE NEWTON
Toda partícula en el Universo atrae a todas las demás partículas con una fuerza directamente proporcional a sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
r
m2
m1
(2 sobre 1)gF
(1 sobre 2)gF
(2 sobre 1) = ( 1 sobre 2)gF
gF
2
21
r
mmGFg
2211 /10673,6 kgNmxG
LEYES DE NEWTON
m1: masa de una personam2: masa de la TierraFg: la fuerza de la Tierra sobre la persona.
PESO
GRAVEDAD:22
r
mG
La rotación de la varilla tuerce el eje de apoyo y el espejo.
Las masas m1 en la varilla móvil son atraídas a las masas estacionarias m2
Un rayo láser reflejado por el espejo se desvía, indicando que tanto ha girado la varilla, y por tanto las fuerzas con la que se atraen las masas.
Balanza de torsión.
LEYES DE NEWTONLey de gravitación
Experimento con la masa constante:
SEGUNDA LEY DE NEWTON (Ley de fuerzas)
Se aplica una fuerza horizontal sobre un cuerpo en una superficie horizontal lisa:
Experimento bajo fuerza constante:
LEYES DE NEWTON
Siempre que sobre un cuerpo exista una fuerza resultante, ésta originará una aceleración en la misma dirección y sentido. La aceleración es proporcional a la fuerza resultante e inversamente proporcional a la masa del cuerpo.
mF
a
En la forma más usual:
amF
LEYES DE NEWTONSegunda ley:
fuerzas
1. La ecuación en componentes:
2. La unidad de fuerza es el Newton, que es la fuerza necesaria para que una masa de 1 kg tenga una aceleración de 1 m/s2 .3. El peso es la fuerza gravitatoria del planeta Tierra sobre los cuerpos. Esta fuerza provoca la aceleración en los cuerpos llamada gravedad (g).
4. La masa (m) es una magnitud escalar, es la medida de la inercia de los cuerpos.
xx maF yy maF zz maF
amF
Peso (W) = mg
LEYES DE NEWTONSegunda ley:
fuerzas
4. En cuerdas o cables, la fuerza de tensión siempre jala al objeto.
Diagrama de Cuerpo Libre
1. Dibujar sólo el objeto en estudio.
2. Dibujar el peso del cuerpo dirigido verticalmente hacia abajo.
3. En superficies en contacto, la fuerza normal es perpendicular a las superficies y siempre empuja al objeto.
LEYES DE NEWTON
En la figura se muestra a un cuadro que pesa 8 N y está sujeto al techo por medio de dos cables que forman un ángulo de 600 y 300 con la horizontal. Determine la tensión en los cables.
Ejemplo 1:
600 300
EjemplosLEYES DE NEWTON
Sistema de coordenadas
x
y
060300
060cos30cos00
20
1
02
01
mgsenTsenTF
TTF
y
x
300600
T2
T1
mgSegunda ley de Newton.
Solución:
DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE
mg
T1T2
600300
LEYES DE NEWTONEjemplos
N
x
y370
150N
mg
370
Un trineo de masa 10 kg es jalado a lo largo de una superficie horizontal sin fricción por medio de una cuerda. Se aplica a la cuerda una fuerza constante de 150 N. Determine la aceleración y la normal del piso, sí la cuerda forma un ángulo de 37° con la horizontal.
Ejemplo 2:
DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE Sistema de coordenadas
LEYES DE NEWTONEjemplos
Un bloque de masa m = 18 kg es mantenido en su lugar por una cuerda sobre un plano sin fricción inclinado un ángulo de 37°. Halle la tensión en la cuerda y la fuerza normal del plano sobre el bloque.
Ejemplo 3:
m
370
xy
N
T
mg
LEYES DE NEWTONEjemplos
Una caja de masa m se deja caer desde lo alto de un plano inclinado de longitud d sin fricción y de ángulo con la horizontal Determine la aceleración de la caja y la velocidad al final del plano.
Ejemplo 4:
LEYES DE NEWTONEjemplos
Las masas están unidas por una cuerda de masa despreciable a través de una polea ideal y sin fricción. Determine la magnitud de la aceleración de las dos masas y la tensión en la cuerda.
Ejemplo 5:
LEYES DE NEWTONEjemplos
m1
m2
a
T
m1g
a
T
m2g
DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE
LEYES DE NEWTONEjemplos
Dos objetos están conectados por una cuerda de masa despreciable, como se muestra en la figura. El plano inclinado y la polea ideal carecen de rozamiento. Determine la aceleración de los objetos y la tensión en la cuerda. m1, m2 y son datos.
Ejemplo 6:
LEYES DE NEWTONEjemplos
m1a
T
m1g
a
T
N m2g
DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE
LEYES DE NEWTON
x
y
x
y
Ejemplos
En el sistema de la figura todas las superficies son lisas, la polea es ideal y la cuerda tiene masa despreciable. Si la masa de 8 kg se lanza hacia arriba (en el momento de la figura está subiendo) con una velocidad inicial de 9,8 m/s. halle:
Ejemplo 7:
2 kg
8 kg
30°
a) El DCL de cada una de las masas.
b) La aceleración de cada una de las masas.
c) La tensión en la cuerda.
d)La altura máxima que se eleva el bloque de 2 kg.
LEYES DE NEWTONEjemplos