Leyes de Newton y fuerzas

Leyes de Newton (1686)

Las primeras leyes de Newton son:

1. Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él.

2. El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.

3. Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en direcciones opuestas.

Leyes de Newton: Commentarios 1. La primera ley se puede tomar como una definición del sistema

inercial. Si no hay fuerzas actuando sobre un sistema y no persevera su estado de reposo o movimiento uniforme, el sistema de referencia no es un sistema inercial.

2. En términos matemáticos la segunda ley está escrita como:

3. Es importante observar que este principio de acción y reacción relaciona dos fuerzas que no están aplicadas al mismo cuerpo, produciendo en ellos aceleraciones diferentes, según sean sus masas. Por lo demás, cada una de esas fuerzas obedece por separado a la segunda ley. También es interesante que esta ley no aplica en el contexto de campos magnéticos y de dipolos.

xpF mdtd

En mecánica hablamos de fuerzas con independencia de su naturaleza. Por consiguiente, ante un problema o fenómeno determinado, será necesario determinar la naturaleza de todas las fuerzas que intervienen en él.Conocemos sólo cuatro fuerzas básicas en que puede interaccionar la materia. Es decir, existen cuatro interacciones fundamentales que explican las fuerzas conocidas del Universo:

Tipos de fuerzas

1. interacción gravitatoria2. interacción electromagnética3. interacción fuerte4. interacción débil

1. La interacción gravitatoria, que es la más débil de todas, mantiene globalmente la Tierra, enlaza el Sol y los planetas dentro del sistema solar y agrupa las estrellas en las galaxias. Es la responsable del drama a gran escala del Universo.

2. La interacción electromagnética enlaza los electrones a los átomos y los átomos entre sí para formar moléculas y cristales. Constituye la interacción más significativa para toda la química y la biología.

3. La interacción fuerte aglutina los nucleones; agrupa íntimamente neutrones y protones para formar los núcleos de todos los elementos. La fuerza más intensa conocida en la naturaleza es también de alcance muy corto. Es la interacción dominante de la física nuclear de alta energía.

4. La interacción débil existe entre las partículas elementales ligeras (los leptones: electrones, neutrinos y muones) y entre éstas y las partículas más pesadas. Este tipo de interacción no puede formar estados estables de la materia en el sentido en que la fuerza gravitatoria puede formar un sistema solar.

Tipos de fuerzas

1. Son fuerzas que se oponen al movimiento de los cuerpos, es decir, su valor no puede superar NUNCA la fuerza que es aplicada, por lo que no cambia el sentido del movimiento del cuerpo, solo lo frena.

2. Es una fuerza paralela al desplazamiento pero de sentido contrario.

3. Es proporcional a las fuerzas normales entre las superficies de contacto.

4. No depende del área de la superficie de contacto, pero sí de la naturaleza de las sustancias.

5. Es mayor al iniciarse el movimiento que cuando se encuentra en movimiento.

Fuerzas de rozamiento

Fuerza gravitacional

221

rmm

GF La fuerza gravitacional entro dos objetos es proporcional al producto de sus masas y inversamente proporcional al cuadrado de su distancia:

m1 m2 r

Forma vectorial: es la fuerza, que ejerce la masa m1 sobre la masa m2

112312

212 )( Frr

rrF

mmG

2F F1 F2

2

3111067,6

skgm

G

Principio de superposición

),,( 11 tm NNiii xxxxFx

La dinámica de N objetos está determinada por (i=1..N)

Fi es la suma de todas fuerzas que actúan sobre la masa i (superposición). Las fuerzas se suman como vectores.

),,()()()(

11 ttmtt

NNiii

ii

xxxxFvvx

3N ecuaciones diferenciales ordinarias del segundo orden son 6N ecuaciones diferenciales ordinarias del primer orden: