Fsica I: Leyes

de Newton

Dinmica

Qu mecanismo ocasiona el movimiento?

Por qu algunos objetos aceleran a una taza

ms alta que otros?

Qu se necesita para sacar un cuerpo de

reposo?

La mecnica clsica describe la relacin entre

movimiento de un cuerpo y las fuerzas que actan

sobre l, pero esta disciplina se ocupa solo de

objetos que:

a) Son grandes comparados con las dimensiones

de los tomos (10-10m)

b) Se mueven a velocidades que son mucho

menores que la velocidad de la luz (3108m/s)

Fuerza

Acta sobre el cuerpo

Vectorial: magnitud, direccin y sentido.

Cambio en el movimiento de un cuerpo.

Leyes de Newton y sus aplicaciones

Primera Ley de Newton (Ley de Inercia)

Segunda Ley de Newton

Tercera Ley de Newton (Ley de accin y

reaccin)

Primera Ley de Newton

Un Objeto se mueve con una velocidad que es constante en magnitud y direccin, a no ser que

acte en l una fuerza resultante diferente de

cero

La tendencia de un objeto a continuar en su estado

original de movimiento se conoce como inercia

Primera Ley de Newton

Si el conjunto de todas las

fuerzas que actan sobre

un cuerpo es cero

este se mover con un

movimiento rectilneo

uniforme

Primera Ley de Newton: aplicacin

Operacin de una clase de cinturn de seguridad

En un accidente, el automvil se somete

a una aceleracin considerable y rpidamente

llega al reposo.

Debido a su inercia el bloque bajo el asiento

contina deslizndose hacia adelante a lo largo

del carril.

El pasador del cinturn entre el bloque y la varilla

ocasiona que esta gire alrededor de su centro y

encajar la rueda dentada. En este punto la rueda

dentada se traba en el lugar y la montura no se

desenrolla.

Tercera Ley de Newton

Si interactan el objeto 1 y el objeto 2, la fuerza ejercida por el objeto 1 en el objeto 2 es igual en magnitud pero opuesta

en direccin a la fuerza ejercida por el objeto 2 en el objeto

1.

Tercera Ley de Newton

Tercera Ley de Newton: aplicaciones

Un boxeador puede golpear

el saco de arena con gran

fuerza, pero con el mismo

golpe slo puede ejercer una

fuerza diminuta sobre el

papel de seda en el aire.

Tercera Ley de Newton: aplicaciones

La fuerza de reaccin a la fuerza de escape hacia abajo de

los motores levanta el avin.

Segunda Ley de Newton

La aceleracin de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que acta en l e inversamente

proporcional a su masa.

La constante de proporcionalidad es igual a uno, en trminos

matemticos:

a

m

Fa

amF

Segunda Ley de Newton

Segunda Ley de Newton

Ejemplo 1: Un estudiante empuja en una caja de masa 24 kg.

sobre una superficie sin roce a travs de una distancia de 2,3 m.

La fuerza que ejerce es de 3 N horizontalmente. Si la caja parte

del reposo, cual es su velocidad final?

Segunda Ley de Newton

Ejemplo 2: a) Un ascensor de 200 kg es levantado con una

aceleracin de 1m/s2 Cual es la tensin que soporta el

cable?

Ejemplo 2: b) Que sucede con la tensin, si se baja el mismo

ascensor con una aceleracin de 1 m/s2?

Ejemplo 2: c) Que sucede con la tensin, si se baja con

velocidad constante?

Segunda Ley de Newton: aplicacin

Ejemplo: Dos caballos estn jalando una barcaza con masa de 2,00103 kg a lo largo de un canal. El cable conectado al primer caballo forma un ngulo de 30 con respecto a la direccin del canal, mientras que el cable conectado al segundo caballo forma un ngulo de 45. Determine la aceleracin inicial de la barcaza, partiendo desde reposo, si cada caballo ejerce una fuerza de magnitud 6,00102 N sobre la barcaza. Ignore la fuerza de resistencia en la barcaza.

Solucin

Paso 1: Determinar las

componentes X de las

fuerzas:

NNFF X22

11 1020,5)30cos()106(cos

NNFF X22

22 1024,4)45cos()106(cos

NNNFFF XXX222

21 1044,91024,41020,5

Solucin

Paso 2: Determinar las

componentes Y de las

fuerzas:

NsenNsenFFY22

11 1000,3)30()106(

NsenNsenFF Y22

22 1024,4)45()106(

NNNFFF YYY222

21 1024,11024,41000,3

Solucin

Paso 3: Determinar las

componentes de la

aceleracin

23

2

23

2

062,01000,2

1024,1

472,01000,2

1044,9

s

m

kg

N

m

Fa

s

m

kg

N

m

Fa

YY

XX

Solucin

Paso 4: Determinar la

magnitud y direccin de

la aceleracin

22

2

2

2

22 476,0)062,0()472,0(s

m

s

m

s

maaa YX

46,7)131,0(tan

131,0472,0

062,0tan

1

X

Y

a

a

Ejemplo: Aceleracin del Sistema

Cuando tenemos mas de un cuerpo en un sistema, la

aceleracin es comn para todos los cuerpos.

Ejemplo: Mquina de Atwood

Una maquina de Atwood consiste en una polea simple

suspendida del punto medio de la polea y que cuelgan dos

cuerpos a ambos lados de ella. Donde m1=10 kg y m2 =2 kg.

a) Cual es la aceleracin del sistema?hacia donde gira?

b) Cual es la tensin de la cuerda?

Ejemplo: Aceleracin del sistema, con plano

inclinado.