Capitulo 2 ley de newton
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La Ley de Newton
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Fuerza (N)Fuerza es la accion de empujar o jalar un
objeto o cuerpo.La fuerza causa distorcion del cuerpo
relacionados a cambios de velocidad.Bajo esta definicion decimos que la fuerza es
un vector por tener magnitud y direccionFuerza se mide en Newtons NTambien en libras
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Fuerza
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Peso (W)
Isaac Newton creo el concepto de fuerza debido a los cambios en movimiento
Decimos que 1 N = 0.225 lb ó 1 lb = 4.45 NLa fuerza es un concepto ambiguo para entender,
pero la podemos ver como el efecto de empujar, jalar, levantar, etc.
La fuerza mas comun en el diario vivir es el peso (weight) con simbolo (W)
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Vectores de Fuerza
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Weight - PesoEs la fuerza de gravedad actuando sobre un
cualquier cuerpo.La direccion de la fuerza de gravedad es la
que determina la direccion hacia ariba y hacia abajo en un objeto.
El peso de un objeto depende de dos cosas, la cantidad de materia y lo que este fuera de ella que cause fuerza de atraccion.
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FriccionOtra fuerza importante es la fricionFuerza de resistencia relativa al movimiento
entre dos cuerpos o substancias en contacto fisico
Ej. Empujar una nevera sobre el suelo, el roce entre los frenos con los discos del automovil, el dezplazamiento de un bote sobre el agua.
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FriccionTenemos dos tipos de fricciones
Estatica (static)- cuando no hay movimiento relativo entre los objetos. Ej. Corredores, las gomas de los autos en movimiento, todo lo que este quieto sin movomiento.
Cinetica (kinetic)- Cuando hay movimiento relativo entre los cuerpos o substancias. Ej. El aire rozando nuestro cuerpo, el agua que roza con la superficie de pez, los frenos del auto con el disco de la rueda, lijar madera.
Ambas estan relacionadas y son invesamente proporcional.
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Friccion
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Primera ley de NewtonSi la fuerza es causada por gravedad,
friccion, empujar o halar entonces“un objeto permanecera quieto en
descanso o en movimiento con velocidad constante a menos que sea actuado o
afectado por una fuerza neta externa”. La fuerza externa sera causada por un agente
externo. Estas fuerzas son representadeas por vectores de fuerza.
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Primera ley de NewtonEsta ley implica que una fuerza es requerida
solo para cambiar el estado de movimiento.Si velocidad incluye direccion entonces
velocidad constante implica direccion constante.
Para hacer que cambie de direccion entonces una fuerza externa debe actuar sobre el objeto o cuerpo en movimiento
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Primera ley de Newton
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Primera ley de NewtonLas fuerzas externas causan cambios de direccion y
velocidad, al tener cambios de velocidad entonces tendriamos aceleracion.
La aceleracion centripetal requiere una fuerza para que se logre la cual llamaremos fuerza centripetal.
Un auto que pasa por una curva se mantiene en rodaje por que la fuerza de friccion actua entre las ruedas y la carretera. Sin esa friccion el auo saldria la curva.
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Masa La medida de resistencia a aceleracion de un
objetoLa medida de cantidad de materia de un objeto.Las propiedades de la materia hacen que
ocurra resistencia de acleracion, este efecto es mejor conocido como inercia.
Masa: Kilogramos (Kg), gramos (g) y el slug
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Segunda Ley de Newton “Si un objeto acelera cuando fuerzas
externas actuan sobre el, entonces la fuerza neta es igual a su masa por su aceleracion”.
F = (masa) (aceleracion) F = maEn terminos algebraicos
y = mx
Donde m es una constante de la masa
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Segunda Ley de NewtonUn avion de masa de 2,000 kg se mueve a
una aceleracion de 4m/s2. Determine cuanto es la fuerza neta actuando sobre el avion.
Si F = ma entonces F= 2000kg X 4m/s2
= 8,000NSi el avion se mueve a 12m/s2
F = ma = 2000 kg X 12 m/s2 = 24,000 N
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Segunda Ley de Newton
Si tenemos un auto que uniformemente alcanza velocidad de 0 m/s a 27m/s en 10 segundos y pesa 1,000 kg. Determine la fuerza del auto.
a = Δv entonces a= 27m/s – 0m/s = 2.7m/s2
Δ t 10 s
F= ma = 1,000 kg X 2.7 m/s2 = 2,700 N
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En la dinamica de los movinientos circulares hemos visto que cuando un objeto describe un movimiento circular sobre él ha de actuar una fuerza centrípeta que le obligue a describir la curva.
Las fuerzas puden tambien causar desaceleracion y aceleracion centripeta sigiendo la segunda ley de Newton.
Si F = ma y la aceleracion centripeta esta dada por la ecuacion a=v2 / r en tonces decimos que F = mv2/ r que seria la ecuacion de fuerza centripeta
Segunda Ley de Newton
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Segunda Ley de Newton
Un auto que viaja por una curva a una velocidad de 10 m/s con un radio de 20 m. Si su masa es de 1000 kg cual seria la fuerza centripetal de auto.
F = mv2/ r = 1,000kg x (10 m/s)2
20m= 5,000 N
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Movimiento Armonico SimpleEs el resultado de una fuerza la cual no es
constante, interactuando con otra fuerzaEs cuando un objeto sube o baja perdiendo
velocidad hasta detenerse momentaneamente y luego gana velocidad en direccion opuesta
Ejemplos de esto son lanzar un pelota la cual sube y luego baja creando una occilacion en forma de onda.
Otro ejemplo seria u resorte que occila cuando comprime y se expande.
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Movimiento Armonico Simple
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Caida Libre con ResistenciaCuando un cuerpo baja en caida libre y
recibe fuerza de friccion cinetica de aire creando resistencia a la aceleracion del cuerpo.
Esta fuerza tiene un vector en direccion opuesta al vector del objeto
Mientras mas rapido viaje el objeto mayor sera la resistencia contra el viento.
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Tercera Ley de NewtonLas fuerzas siempre viene en pares. Cuando un objeto ejerce fuerza a un segundo
objeto, el segundo ejerce una fuerza igual y opuesta al primer objeto.
Si un objeto A causa una fuerza a B, entonces objeto B ejercera una fuerza igual y opuesta a direccion A
F de A en B = - F de A en B
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Tercera Ley de Newton
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Ley Universal de GravedadCualquier objeto ejerce una fuerza
gravitacional sobre otro objeto y la fuerza es proporcional con la masa del objeto e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias de sus centros.
Este postulado se conoce como la ley gravitacional de Newton y esta dada como
F = m1 m2 / d2
donde m son las masas y d la distancia
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Ley Universal de Gravedad
Que determina la magnitud de la fuerza de graveda?
La tercera ley de Newton establece que las fuerzas viene en pares, entonces un cuerpo ejerce fuerza al otro.
Depende de el tamaño del cuerpo o su masa, si la masa duplica tambien la fuerza duplica.
Depende tambien de la distancia entre los cuerpos. Un ejemplo de esto seria la luna entre el sol y la tierra. La luna esta mas cerca de la tiera que del sol.
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Ley Universal de GravedadEsta fuerza actua sobre:
la tierra sobre la luna, e sol sobre los planetasLa tierra sobre nosotrosY con cualquier cuerpo sobre la tierra
Nuestro peso dependera de nuestra distancia con el centro de la tierra, mientra mas lejos estemos menos pesaremos. Esto se debe a que la distancia es inversamente prporcional con la fuerza.
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Ley de Gravedad
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Ley de Gravedad
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OrbitasCuando un objeto se mueve en circulo
alrededor de otro cuerpo se ejerce una fuerza centripetal sobre el objeto que gira alrededor del cuerpo.
Un satelite que gira alrededor de la tierra recibira una fuerza centripetal de atraccion hacia la tierra la cual conocemos como fuerza gravitacional.
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OrbitaLa gran mayoria de las orbitas tienden a ser
circulares pero realmente son en forma eliptica que quiere decir en forma ovalada.
Todos los planetas incluyendo el nuestro su orbita es eliptica casi circular. Por eso durante temporadas del año estamos mas lejos o cerca del sol.
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Velocidad en Orbita
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Fuerzas de la naturalezaCampo gravitacionalCampo electromagneticoFuerzas nuclearesFuerzas nucleares debiles Todas esta fuerzas son ejercidas si contacto
fisico por que utilizan el concepto de campo de fuerza. Estos campos se extienden en todas las direcciones del cuerpo.
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Scan fig 2.39 and page 75
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OleajeEl oleaje es el resultado de la fuerza de
gravedad ejercida por la tiera sobre la lunaDependiendo de la fuerza de atraccion
ejercida entre ambos cuerpos la luna estara mas cerca o lejos de la tierra
Esto causara que los cuerpos de agua sean atraidos o presionados por la luna.
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Marea