LEYES DE NEWTON:Física Conceptual-ESPOL

Dinámica

16/06/2009 18:531FLORENCIO PINELA - ESPOL

Sir Isaac Newton (1643-1727)

Contribuciones Fundamentales en óptica, física y matemáticas:

Inventó el cálculo (independientemente de: Leibnitz)

Inventó el telescopio de reflexión

Descubrió que la luz blanca está compuesta de luz de colores.

Teoría de la mecánica

Teoría de la gravedad

Demostró que la leyes de Kepler son una consecuencia de la teoría de mecánica y gravedad:

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2

FLORENCIO PINELA - ESPOL

La Primera Ley de Newton

Un objeto en reposo tiende a permanecer en reposo y un objeto en movimiento tiende a permanecer en movimiento con la misma rapidez y en la misma dirección a no ser que sobre él actúe una fuerza no balanceada

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FLORENCIO PINELA - ESPOL

16/06/2009 18:53FLORENCIO PINELA - ESPOL 4

Consecuencias de Newton

Continuando el trabajo de Galileo, una fuerza es

requerida para cambiar el movimiento, pero NO para mantenerlo.

Cambio en movimiento significa

Moverse más rápido

Moverse más despacio

Cambiar de dirección

Se requierela acción deuna FUERZA

⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎩


Pregunta: ¿Cuántos aceleradores tiene un carro?

El acelerador (incrementa la rapidez)

El freno (disminuye la rapidez)

El volante (cambia la dirección)

Respuesta: tres !

Para cada uno de estos cambios de movimiento se requiere la acción de una fuerza

Predice el comportamiento de objetos estacionarios y el de objetos en movimiento. Estas dos partes son resumidas en el siguiente diagrama.

Las fuerzas están balanceadas

Objeto en reposo (v = 0)

Permanece en reposo

Objeto en movimiento (V≠0)

a = 0 a = 0

Permanece en movimiento

(igual rapidez y dirección)

Consecuencias de la primera ley



Primera ley de Newton:En un marco de referencia inercial, en la ausencia de fuerzasexternas, un objeto en reposo permanece en reposo; un objetoen movimiento permanece en movimiento, en línea recta ycon velocidad constante.

Las Fuerzas causan cambios de velocidad

Equilibrio Estático Equilibrio Dinámico

MARCO DE REFERENCIA INERCIAL (MRI)

Todos los marcos de referencia queestén en reposo o con velocidadconstante son equivalentes. Estosmarcos de referencias se denominanmarcos de referencia inerciales. Nohay forma de decir cuál marco dereferencia es “especial”.



Marcos de referencia InercialDefinición:Un marco de referencia inercial es un sistema de coordenadas que está en reposo o moviéndose con velocidad constante.

Las leyes de Newton son válidas solo en marcos de referencias inerciales.

Note que la Tierra, la cual rota diariamente y orbita alrededor del Sol, es solo una aproximación a un marco de referencia inercial.

¿Está Guayaquil acelerada?

SI!Guayaquil está sobre la Tierra.

La Tierra está rotando.

¿Cuál es la aceleración centrípeta de guayaquil?T = 1 día = 8.64 x 104 seg,

R ~ RT = 6.4 x 106 metros .

Remplace en: aG = .034 m/s2 ( ~ 1/300 g)

Muy próxima a 0 que la podemos ignorar.

Guayaquil es un buen MRI.

222 2 G

va R RR T

πω

⎛ ⎞⎟⎜= = = ⎟⎜ ⎟⎜⎝ ⎠


Un marco de referencia inercial es cualquier marco en el cual no hay aceleración sobre el objeto.

En (a) el avión está volando horizontalmente con rapidez constante, y la bola de tenis no se mueve.

En (b) el piloto repentinamente acelera el avión ganado rapidez, en consecuencia la bola se acelera hacia atrás del avión.

La Inercia es la tendencia de la masa a resistirse ser acelerada.

Siempre es necesaria la presencia de una fuerza para acelerar un cuerpo.

11

¿qué fuerza actúa sobre la bola?

Todos los objetos “tienden a mantener lo que ellos están haciendo”. Si se encuentran en reposo, ellos continuarán en este mismo estado de reposo. Si se encuentra moviéndose al este con una velocidad de 5 m/s, continuará en este mismo estado de movimiento (5 m/s, al Este).

Ejemplos de las manifestaciones de la Inercia


El estado de movimiento de un objeto se mantiene mientras sobre él actúen fuerzas balanceadas.

Todos los objetos se resisten a cambiar su estado de movimiento - ellos "tienden a mantener lo que están haciendo".


EQUILIBRIO

REPOSO

MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME


FUERZAS BALANCEADAS

Inercia y Masa"Un objeto en reposo tiende a permanecer en reposo y un objeto en movimiento tiende a permanecer en movimiento con la misma rapidez y en la misma dirección a menos que una fuerza no balanceada actúe sobre el" Es la tendencia natural que tienen los cuerpos a resistir cambios en su estado de movimiento. Esta tendencia es descrita como Inercia.

La inercia es la resistencia que tienen los cuerpos a cambiar su estado de movimiento.

La masa de un objeto es un escalar (unidad = kg) que caracteriza la inercia del objeto o la resistencia a ser acelerado. Es la medida de la Inercia



Consecuencias de Newton

Continuando el trabajo de Galileo, una fuerza es

requerida para cambiar el movimiento, pero NO para mantenerlo.

Cambio en movimiento significa

Moverse más rápido

Moverse más despacio

Cambiar de dirección

Las fuerzas NO mantienen un cuerpo en movimiento. Las fuerzas producen ACELERACIÓN.

Con relación a la inercia, indique si los siguientes enunciados son verdaderos o falsos.

a) La inercia es una propiedad de la materia que se manifiesta cuando se cambia el estado de movimiento de un cuerpo.

b) Un cuerpo pesa menos en la Luna que en la Tierra debido a la variación de su inercia.

c) Los cuerpos en el vacío carecen de inercia.

d) En los lugares donde no existe gravedad la inercia no se manifiesta.


Cuál de las siguientes alternativas es verdadera o falsa:

• Cuerpos de igual masa pueden presentar diferente inercia.

• La inercia se manifiesta de manera diferente al levantar un cuerpo que cuando se lo mueve horizontalmente.

• La aceleración que experimenta un cuerpo es función únicamente de la inercia que él posee.

• La inercia de un cuerpo es mayor mientras más brusco es el cambio en su estado de movimiento.


Compruebe su conocimiento

1. Un objeto se une a una cuerda y se lo hace girar en movimiento circular sobre un plano. Si la cuerda se rompe en un determinado instante. Cuál de las trayectorias (1, 2, o 3) seguirá el objeto al romperse la cuerda?

a) 1 b) 2 c) 3


¿En cuál de los tres movimientos las fuerzas se encuentran balanceadas?

1. El transbordador despegando de la superficie de la Tierra

2. Una roca orbitando un planeta con rapidez constante

3. Un avión viajando a velocidad de crucero

A) 1B) 2C) 3D) 2 y 3


FuerzaEs uno de los conceptos fundamentales de la física. Una fuerza puede ser pensada como cualquier influencia la cual tiende a cambiar el movimiento de un objeto.


FuerzaUna fuerza es jalar o empujar un cuerpo.

Un cuerpo en reposo necesita de una fuerza para ponerse en movimiento;

Un cuerpo en movimiento necesita de una fuerza para cambiar su velocidad.La magnitud de una fuerza puede ser medida utilizando un resorte (dinamómetro).


Fuerzas de contacto y

fuerzas de acción a distancia

Por simplicidad, todas las fuerzas (interacciones) entre objetos pueden ser colocadas en dos categorías:


Objetos en contacto ejercen fuerzas.

Convención: Fa,b significa

“la fuerza actuando sobre a debida a b”.

Por lo tanto Fcabeza,pulgar significa

“la fuerza sobre la cabeza debida

a el pulgar”.

Fcabeza,pulgar

Son tipos de fuerzas en las que los cuerpos que interactúan están físicamente en contacto. Las fuerzas de contacto tienen su origen a nivel atómico y son el resultado de interacciones eléctricas Ejemplos:

•La fuerza de fricción•fuerzas de tensión

•fuerza normal(contacto) •fuerza de resistencia del aire.

Fuerzas de Contacto


Fuerzas de acción a distancia. Son tipos de fuerzas en las que los cuerpos que interactúan no se encuentran en contacto físico, pero son capaces de empujarse o atraerse a pesar de su separación física.

Polos diferentes se atraen



Masa vs. Peso• La masa de un objeto se refiere a la cantidad de materia contenida por el objeto. Es una medida de su inercia• El peso de un objeto es la fuerza de gravedad actuando sobre el objeto.

( )2

GMF m g m Pesor

⎛ ⎞= = =⎜ ⎟⎝ ⎠


• El peso de un objeto es la fuerza de gravedad actuando sobre el objeto.

( )2

GMF m g m Pesor

⎛ ⎞= = =⎜ ⎟⎝ ⎠

Ejemplo:

¿Cuál es la fuerza de gravedad ejercida por la tierra sobre una estudiante de física?

Masa de la estudiante = 55 kg

g = 9.8 m/s2.

Fg = mg = (55 kg)x(9.8 m/s2 )

Fg = 539 N

Fg

La fuerza que la gravedad ejerce sobre cualquier objeto es llamada su Peso

W = 539 N

Fuerzas Balanceadas y no BalanceadasPero ¿qué significa exactamente la frase "fuerza no balanceada"? ¿Qué es una fuerza no balanceada? En busca de una respuesta, considere un bloque en reposo sobre una mesa.

La fuerza que la mesa ejerce sobre el bloque

tiene la misma magnitud y dirección contraria que la fuerza con que la Tierra atrae el bloque. Estas

fuerzas están balanceadas


REPOSO

MOVIENDOSE CON VELOCIDAD CONSTANTE

La fuerza que la persona de la derecha ejerce sobre la caja tiene

la misma magnitud y dirección contraria que la fuerza con que la

persona de la izquierda la jala.

Si está en reposo, sigue en reposo y si está moviéndo seguirá moviéndose con velocidad constante!


Ahora considere una caja deslizándose a la derecha sobre una mesa jalada por una fuerza F2 de mayor magnitud que la fuerza F1.

Fuerzas NO balanceadas

CUERPO ACELERADO

Las fuerzas sobre la caja NO están balanceadas!

2 1NetaF F F= −


Diagramas del cuerpo libre (DCL)Los diagramas del cuerpo-libre son gráficos utilizados para mostrar las magnitudes relativas y direcciones de las fuerzas externas que actúan sobre un cuerpo, en una determinada situación.

Bloque moviéndose a la derecha por acción de una fuerza externa sobre una superficie rugosa.

Diagrama del Cuerpo Libre.


El diagrama del cuerpo-libre de cuatro situaciones se muestran abajo. En cada caso, se conoce el valor de la fuerza neta. Sin embargo, la magnitud de algunas fuerzas individuales no son conocidas. Analice cada situación individualmente para determinar la magnitud de la fuerza desconocida.



Clicker Question

(a) (b) (c) (d)

Dos fuerzas actúan sobre un objeto.¿Cuál de las fuerzas de abajo, al actuar adicionalmente sobre el objeto, haría que la fuerza neta actúe hacia la izquierda?

Un motor de carro está suspendido por una cadena sujeta alpunto O junto a otras dos cadenas. ¿Cuál de las siguientesfuerzas debería ser incluída en el diagrama de cuerpo libredel motor?

A. tensión T1

B. tensión T2

C. tensión T3

D. Dos de las anteriores

E. T1, T2 y T3

Clicker Question



Pregunta de concepto

•Qué valor indica el dinamómetro de la figura?

• A) 225 N B) 550 N C) 1100 N

1

•Recuerde que la magnitud de la tensión es la misma en todos los

puntos de la cuerda!

EQUILIBRIO


•El dinamómetro 1 lee 550 Newtons. Cuál es la lectura del dinamómetro 2?

A) 225 N B) 550 N C) 1100 N

1 2

Pregunta de concepto EQUILIBRIO


Fuerza de Contacto: Tensión

Tensión en una Cuerda Ideal: La magnitud de la tensión es igual en toda la cuerda.

La dirección es paralela a la cuerda (solo jala)

Ejemplo : Determine la fuerza aplicada a la cuerda para suspender una masa de 45 kg colgando sobre una polea:

DCL

Fneta = 0


Ejemplo de Tensión : equilibrio

Determine la fuerza que aplica la mano para suspender el bloque de 45 kg mostrado.

y

xT T

W

1) 220 N 2) 440 N 3) 660 N

4) 880 N 5) 1100 N

•Recuerde que la magnitud de la tensión es la misma en todos los puntos de la cuerda!

Un motor de carro está suspendido por una cadena sujeta alpunto O junto a otras dos cadenas. Si el motor tiene una masa de100 kg ¿Cuál es el valor de las tensiones T1, T2 y T3 en lascadenas que soportan el motor?



a

La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta actuando sobre el, e inversamente proporcional a la masa del objeto.

, donde netnet

Fa F Fm

= =∑ netF ma=Unidad de la fuerza en el SI de unidades:

1 newton = 1 N = 1 (kg)(m/s2) = 1 kg m/s2


¿Cuál de estos tres objetos, su peso se aproxima a 1 Newton?

http://www.google.com.ec/imgres?imgurl=http://www.wisphysics.es/wp-content/uploads/2008/02/manzana.jpg&imgrefurl=http://www.wisphysics.es/2008/02/la-simple-manzana/&h=402&w=335&sz=9&tbnid=JLCCHHKgJYgJ::&tbnh=124&tbnw=103&prev=/images?q=manzana+foto&hl=es&usg=__ssJRSJX5BvPRftzkG0C6asyQ8c8=&sa=X&oi=image_result&resnum=1&ct=image&cd=1


Combinando Fuerzas(La fuerza Neta o Resultante)

1 21

n

net ii

F F F F=

= + + =∑

Las fuerzas se suman vectorialmente.


Segunda Ley de Newton(la dirección de la aceleración)

Segunda Ley de Newton:

Un objeto de una masa determinada m sujeta a fuerzas F1, F2, F3, …experimentará una aceleración dada por:

Donde: Fnet = F1 + F2 + F3 + …

La dirección de la aceleración es la misma que la de la fuerza neta

netFam

=

La aceleración depende tanto de la fuerza neta como de la masa

NetaFam

=Fneta, es la suma vectorialde todas las fuerzas actuando directamente sobre m



ACT: Fuerza Neta

Compare la fuerza neta sobre los dos libros.

(1) Fphysics > Fbiology (2) Fphysics = Fbiology (3) Fphysics < Fbiology

Physics Biology

La fuerza neta es cero sobre ambos libros ya que se encuentran en equilibrio!.


¿Cuál es la fuerza neta que actúa sobre m2?

a) T1 + T2 +Fb) T1 + T2c) T1 – T2d) T2 – T1e) F + T2 – T1f) T1g) F – T2


Los bloques mostrados en la figura se mueven acelerados a la derecha por acción de la fuerza F sobre una superficie sin fricción.



PREGUNTA DE CONCEPTO

¿En qué dirección se acelerará el objeto?

SEGUNDA LEY DE NEWTON

Fv = 0

m a

Ejemplo: Empujando una caja sobre hielo.Un patinador está empujando una caja (masa m = 100 kg) sobre una superficie de hielo (horizontal & sin fricción). El aplica una fuerza de 50 N en dirección +x. Si la caja parte del reposo, ¿cuál es la rapidez v después de haberla empujado una distancia de d = 10m ?

Ejemplo: Empujando una caja sobre hielo.Un patinador está empujando una caja (masa m = 100 kg) sobre una superficie de hielo (horizontal & sin fricción). El aplica una fuerza de 50 N en dirección +x. Si la caja parte del reposo, ¿cuál es la rapidez v después de haberla empujado una distancia de d = 10m ?

d

F

v

m a

Pregunta de ActividadFuerza y aceleración

Una fuerza F actuando sobre una masa m1 resulta en una aceleración a1.La misma fuerza actuando sobre una masa diferente m2

resulta en una aceleración a2 = 2a1.

Si m1 y m2 se pegan y la misma fuerza F actúa sobre ésta combinación, ¿cuál es la aceleración resultante?

(a) 2/3 a1 (b) 3/2 a1 (c) 3/4 a1

F a1m1 F a2 = 2a1

m2

F a = ? m1 m2

Una fuerza F actuando sobre una masa m1 resulta en una aceleración a1. La misma fuerza actuando sobre una masa diferente m2 resulta en una aceleración a2 = 2a1.

Si m1 y m2 se pegan y la misma fuerza Factúa sobre ésta combinación, ¿cuál es la aceleración resultante?

(a) 2/3 a1 (b) 3/2 a1 (c) 3/4 a1

F a1m1 F a2 = 2a1

m2

F a = ? m1 m2

Una mujer hala un bloque de 6.00 kg, el cual está conectado a otro bloque de4.00 kg a través de una cuerda ligera, la cual permanece tensa. Los bloques seaceleran a la derecha

Comparado al bloque de 6.00 kg, el bloque de 4.00 kg

A. Está sujeto a la misma fuerza neta y tiene la misma aceleración

B. Está sujeto a una fuerza neta más pequeñay tiene la misma aceleración

C. Está sujeto a la misma fuerza neta y tiene una aceleración más pequeña

D. Está sujeto a una fuerza neta más pequeña y tiene una aceleración máspequeña


a


¿Cuál es el valor de la aceleración de los bloques y la tensión en la cuerda que los une?

Los bloques se mueven sobre una superficie sin fricción por la acción de la fuerza externa F.

Dos bloques, A y B, están juntos sobreuna superficie horizontal lisa. Ustedaplica una fuerza horizontal sobre Acomo se muestra.

A. La aceleración tiene una magnitud mayor que si la fuerza estuvieraaplicada sobre B

B. La aceleración tiene una magnitud menor que si la fuerza estuvieraaplicada sobre B

C. Los bloques no se moverían si la magnitud de la fuerza F fueramenor que el peso combinado de los dos loques

D. Dos de las tres afirmaciones anteriores son correctas

E. Ninguna de las tres primeras afirmaciones es correcta

¿Cuál afirmación es correcta?



Ejemplo:Una fuerza ejercida por una cuerda produce una aceleración de 5.0 m/s2 sobre un cartón de helado de masa 1.0 kg. Cuando una fuerza idéntica es aplicada a otro cartón de helado de masa m2, esta produce una aceleración de 11.0 m/s2.

(a)¿Cuál es la masa del segundo cartón?

(b) ¿Cuál es la magnitud de la fuerza aplicada sobre la cuerda?


Ejemplo: A Space WalkUsted está flotando en el espacio, alejado de su nave espacial. Afortunadamente, usted dispone de una unidad de propulsión que le provee de una fuerza neta constante F por 3.0 s. Luego de prenderla, y después de 3.0 s, usted se ha movido 2.25 m. Si su masa es de 68 kg, ¿cuál es el valor de F?.

Un carro de 2000 kg viaja a 30 m/s y se detiene luego de desplazarse 60 m. ¿Cuál es el valor de la fuerza, supuestamente constante, que lo trajo al reposo?a) 1000 N

b) 1500 N

c) 10000 N

d) 15000 N

Ejemplo: Vehículo Acelerado.La aceleración de un cuerpo se la puede determinar también utilizando cinemática!



v = cte N - W = 0

N = W = m g

Fuerza sobre la báscula = - N

∑ f = m a

W = m g

N

Ejemplo: Determine el valor del peso de la persona dado por la báscula, si el elevador sube con velocidad constante

El peso indicado por la báscula corresponde al valor de la fuerza N.

Una lámpara de masa M cuelga desde el tumbado de un elevador. El elevador viaja hacia arriba con velocidad constante. La tensión en la cuerda es

a) Igual a Mg.

b) Menor que Mg.

c) Mayor que Mg.

d) Imposible de determinar sin conocer la rapidez.

Pregunta de concepto


Usted se para sobre una balanza en un elevador que se acelera hacia arriba y da una lectura de 800 N. ¿Qué de lo siguiente es verdad?

a) Usted pesa 800 N.

b) La balanza ejerce una fuerza

de 800 N sobre usted.

c) La aceleración del elevador es de 20.4 m/s2.

d) Ninguna de las respuestas anteriores en correcta

PRE-VUELO



Peso Aparente

Recuerde: ΣF = m aConsidere una persona acelerada hacia arriba en un elevador.

Dibuje el DCL

Aplique la 2da LN

N – mg = ma

N = m(g + a)mg

N

y

x

N

mg

FR


Peso Aparente

Recuerde: ΣF = m aConsidere una persona acelerada hacia abajo en un elevador.

Dibuje el DCL

Aplique la 2da LN

mg – N = ma

N = m(g - a) mg

N

y

x

•Peso Aparente es una fuerza normal ejercidapor la “balanza” o el piso.•Note: en caida libre a = g, entonces N = 0 FR


Peso Aparente

Una persona tiene una masa de 50 kg. Cuál es su peso aparente cuando se mueve en un elevador

1. Subiendo con velocidad constante de 9.8 m/s

2. Bajando con velocidad constante de 9.8 m/s

3. Acelerando hacia arriba a razón de 9.8 m/s2

4. Acelerando hacia abajo a razón de 9.8 m/s2

EL PESO APARENTE


¿Porqué están flotando?

!No están flotando, están en

caída libre!

La fuerza normal.La fuerza normal, reacción del plano o fuerza que ejerce el plano sobre el bloque, depende del peso del bloque, de la inclinación del plano y de otras fuerzas que se ejerzan sobre el bloque.

De las condiciones de equilibrio se obtiene que la fuerza normal N es igual al peso mg

N = mg

N

mg


Consideremos de nuevo el bloque sobre la superficie horizontal. Si además atamos una cuerda al bloque que forme un ángulo θ con la horizontal, la fuerza normal deja de ser igual al peso. La condición de equilibrio en la dirección perpendicular al plano establece

N = mg – F senθ

θ

NF

mg

F cosθ

F se

nθ

mg

N

y

x0yFΣ = ⇒


Un bloque (masa m1, peso w1)es atado usando una cuerdaligera a un balde (masa m2, pesow2) como se muestra

La rampa es lisa. La poela es lisa y no rota. Cuando se suelta, el carro acelera hacia arriba de la rampa y el balde acelera hacia abajo

A. T = w2

B. T > w2

C. T < w2

D. No hay información suficiente para decidir

¿Cuál afirmación sobre la tensión de la cuerda (magnitud T) es correcta?


Un bloque (masa m1, peso w1)es atado usando una cuerdaligera a un balde (masa m2, pesow2) como se muestra

Cuando se suelta, el carro acelera hacia arriba de la rampa.

¿Cuál de los siguientes es un diagrama de cuerpo libre correcto para elbloque?

A. B. C. D.16/06/2009 18:5371FLORENCIO PINELA - ESPOL


Fuerza Normal ACT.

Cuál es la fuerza normal de la rampa sobre el bloque?

A) FN > mg B) FN = mg C) FN < mg

θ

N

T

Si ahora, el plano está inclinado un ángulo θ , el bloque se encontrará en “equilibrio” en dirección perpendicular al plano inclinado, por lo que la fuerza normal N es igual a la componente del peso perpendicular al plano,

θ

N

mg


Y

X

F

N

W = m g

Fx

Fy

a

α

F : fuerza aplicada

Ejemplo: El bloque de 10 kg de la figura se mueve sobre una superficie lisa por acción de la fuerza F de 50 N. Si la dirección de la fuerza es de 40°. Determine el valor de la aceleración del bloque y la fuerza Normal

16/06/2009 18:53 FLORENCIO PINELA - ESPOL


Movimiento de cuerpos enlazados ( II )

X

Y

W = m g22

T

T

N

La aceleración es únicaCuerda sin masa ⇒ tensión única

•

gmW 11 =

Determine el valor de la aceleración del sistema y la tensión en la cuerda

De acuerdo a Newton, siempre que dos cuerpos interactúen, ellos ejercen fuerzas uno sobre otro.

Siempre hay dos fuerzas por cada interacción

Estas fuerzas jamás se podrán cancelar ya que actúan en cuerpos diferentes

BAf→

BAABf f→ →

−=

A

BAB

f→


Las dos fuerzas NO se pueden cancelar.

Actúan en cuerpos diferentes. De no ser

así, sería IMPOSIBLE caminar.

La Tercera Ley de Newton del Movimiento

La propulsión de un cohete puede ser explicada también utilizando la tercera ley de Newton: los gases calientes de la combustión son expulsados desde la parte inferior del cohete a gran velocidad. La Fuerza de reacción es la que impulsa el cohete.


• El enunciado significa que por cada interacción hay un par de fuerzas, una sobre cada uno de los cuerpos que interactúan.

•La magnitud de la fuerza sobre el primer objeto es igual a la magnitud de la fuerza sobre el segundo.

• La dirección de la fuerza sobre el primer objeto es opuesta a la dirección de la fuerza sobre el segundo.

Los pares de fuerza “acción” y “reacción” actúan en cuerpos diferentes, en consecuencia, estas fuerzas NUNCA se pueden cancelar!!


Las fuerza siempre vienen en pares– pares de fuerzas acción y reacción iguales en magnitud y opuestas en dirección, actuando en cuerpos diferentes. Y nunca se cancelan.


Con relación a la III ley de la Mecánica de Newton, ¿cuáles de los siguientes enunciados son verdaderos o falsos?

I. Las fuerzas de la naturaleza siempre vienen en pares, tienen igual magnitud y actúan en direcciones contrarias.

II. Las fuerzas acción y reacción se manifiestan sólo cuando los cuerpos están en contacto.

III. Los satélites artificiales que rotan en órbita alrededor de la Tierra no "caen" porque la fuerza neta que actúan sobre ellos es nula.


Dados los siguientes enunciados indique cuáles son verdaderos o falsos

I. Si la trayectoria seguida por un cuerpo no es rectilínea entonces sobre el cuerpo actúa una fuerza resultante.

II Los cuerpos se aceleran cuando la fuerza de acción supera en magnitud a la fuerza de reacción.

III. Para que un cuerpo permanezca en movimiento no es necesario que actúe sobre él una fuerza resultante .

IV. Los cuerpos caen atraídos por la Tierra debido a que la fuerza que ejerce la Tierra sobre ellos es mayor a la que los cuerpos ejercen sobre la Tierra.


Una caja de 2 kg se encuentra sobre una caja de 3 kg la cual se encuentra sobre otra de 5 kg. La caja de 5 kg reposa sobre la superficie de una mesa ¿Cuál es el valor de la fuerza normal ejercida sobre la caja de 5 kg por la mesa?

a) 19.6 N

b) 29.4 N

c) 49 N

d) 98 N


¿Cómo se comparan las fuerzas sobre la pared y sobre el carro?

A. La fuerza sobre el carro es mayor que la fuerza sobre la paredB. La fuerza sobre el carro es menor que la fuerza sobre la paredC. Las dos fuerzas tienen la misma magnitud.


Compare, mientras usted está empujando, las magnitudes de la aceleración que usted experimenta, aAstronaut Con la magnitud de la aceleración del bloque, aBlo

A. aAstronaut = aBlo

B. aAstronaut > aBlo

C. aAstronaut < aBlo

Suponga que usted es un astronauta en el espacio exterior y que le da un ligero empujón a un bloque cuya masa es mayor que la de usted.



La fuerza de Rozamiento

(Fricción)

Si no fuera por el rozamiento, muchos movimientos no serían posibles.

A escala microscópica, la mayoría de las superficies son rugosas. Los detalles exactos no se conocen todavía, pero la fuerza puede ser modelada de una forma simple.

Los metales tienden a soldarse en frío, debido a las fuerzas de atracción que ligan a las moléculas de una superficie con las moléculas de la otra. Estas soldaduras tienen que romperse para que el deslizamiento se presente. Además, existe siempre la incrustación de los picos con los valles.


La fricción y el caminar La fuerza de fricción, f,

se muestra en la dirección del movimiento al caminar.

Esta dirección podría parecer errónea a primera instancia, pero no lo es. La fuerza de fricción impulsa el pié (la persona) hacia adelante.

¿Podría caminar sobre un piso sin fricción?


Propiedades de la fuerza de rozamientoN

f NαLa fuerza de rozamiento es proporcional a la fuerza

normal que ejerce el plano sobre el bloque.

La fuerza de rozamiento no depende del área aparente de contacto.


La máxima fuerza de rozamiento estática corresponde al instante en el que el bloque está a punto de deslizar.

fs.máx = μs N

La constante de proporcionalidad , µs ,se denomina coeficiente de rozamiento estático.

Ffs.maxima


La Fricción Estática Puede Tomar Muchos ValoresLa fuerza de fricción estática es la fuerza entre las superficies en contacto que resiste el movimiento del cuerpo.

F

F

F

fs

fs

fs.máxima

El bloqueestá a puntode resbalar!

s sf Nμ≤

La fuerza de rozamiento

estática puede tomar valores

desde cero hasta un determinado valor máximo.

.maxs sf Nμ=

Si incrementamos la fuerza externa y el bloque no se mueve, la fricción se debe haber incrementado


Fricción CinéticaUn bloque es arrastrado por una fuerza F horizontal. Sobre el bloque actúan el peso mg, la fuerza normal N (que es igual al peso en este caso), y la fuerza de rozamiento fk entre el bloque y el plano. Si el bloque desliza con velocidad constante, la fuerza aplicada F será igual a la fuerza de rozamiento fk.

La fuerza de rozamiento cinética (dinámica) fk es proporcional a la fuerza normal N, e independiente de la velocidad.

fk=μk N

Ffk

N

mg

¿Qué pasará con el valor de la fricción, si la fuerza F se incrementa?•LA FUERZA DE FRICCIÓN CINÉTICA ES SIEMPRE CONSTANTE



Force Pairs Illustrated

Force on person by box

Force on floor by box Force on boxby floor

Force on box by person

Force on personby floor

Force on floorby person

Not shown are the forces of gravity and the associated floor forces


¿SE CANCELAN TODAS LAS FUERZAS?

How does anything ever move (accelerate) if every force has an opposing pair?

The important thing is the net force on the object of interest

Force on boxby floor

Force on box by person

Net Forceon box

Force on floorby person

Dos masas están atadas por una cuerda que pasa por una pequeña polea, como se muestra en la figura. El coeficiente de rozamiento estático entre el bloque y la mesa es μs=0,5. Determine el valor máximo de m2 para que el sistema se mantenga en reposo, conociendo que m1 = 10 kg.

Ejemplo de equilibrio



El joven de la figura aplica una fuerza horizontal de 200 N sobre la caja. Si la caja tiene una masa de 50 kg y el coeficinete de rozamiento cinético entre ella y el piso es de 0,2. determine el valor de la aceleración de la caja

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