Leyes del movimiento

Cinemática. Dinámica clásica. Leyes de Newton. Masa. Fuerza de gravedad y peso. Fricción

  • Enviado por: Mauricio Gómez Vázquez
  • Idioma: castellano
  • País: México México
  • 4 páginas

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LEYES DEL MOVIMIENTO

Cuando se lanza o patea una pelota se aplica una fuerza asociada con la actividad muscular y con cierto cambio en la velocidad del objeto, pero las fuerzas no siempre producen movimiento. Cuando estamos sentados la fuerza de gravedad actúa sobre nuestro cuerpo para permanecer estacionarios.

Como solo una fuerza puede producir un cambio de velocidad, se considerara una fuerza como aquello que ocasiona que un cuerpo se acelere.

Cuando varias fuerzas actúen simultáneamente sobre un objeto, este se acelera solo si la fuerza neta es diferente de cero. Por lo tanto, la fuerza neta es el vector suma de todas las fuerzas que actúan sobre él. Si la fuerza neta es cero, el objeto permanece en reposo o moviéndose a velocidad constante, cuando esto pasa se dice que esta en equilibrio.

Existen 2 tipos de fuerzas: de contacto y de campo.

*Contacto.- Representan el resultado del contacto físico entre dos objetos.

*Campo.- No implican contacto físico entre los objetos sino que actúan a través del espacio vacío y son: gravedad, fuerzas electromagnéticas entre cargas eléctricas, fuerzas nucleares fuertes en partículas subatómicas y fuerzas nucleares débiles que surgen en proceso de decaimiento radiactivo.

*Medición De La Intensidad De Una Fuerza.

Es conveniente utilizar la deformación de un resorte para medir fuerzas.

øFø="F12+F22

Debido a que las fuerzas son cantidades vectoriales, se deben utilizar las reglas de la adición vectorial para obtener la fuerza neta que actúa sobre un objeto.

*Primera Ley De Newton Y Marcos Inerciales.

A empujar un objeto, este se desliza debido a la fuerza aplicada, llamada fuerza externa.

La primera ley de Newton dice que en ausencia de fuerzas externas, un objeto en reposo permanecerá en reposo y un objeto en movimiento permanecerá en movimiento (con rapidez constante y en línea recta).

Otro termino es que cuando ninguna fuerza actúa sobre un objeto, la aceleración de dicho objeto es cero.

De acuerdo a esta ley, un cuerpo aislado (que no interactúa con su medio) esta en reposo o a velocidad constante.

La tendencia de un objeto a resistir cualquier intento por cambiar su velocidad se llama inercia del objeto.

*Marcos Inerciales

Un objeto puede ser observado desde cualquier marco de referencia. La primero Ley de Newton llamada también Ley de la Inercia, define un conjunto de marcos, denominados marcos inerciales. Un marco de referencia inercial es el que no esta acelerado.

Cualquier marco de referencia que se mueve a velocidad constante respecto de un marco inercial es en sí mismo un marco inercial.

Si un objeto se mueve a velocidad constante, un observador en un marco inercial afirmara que a=0 " F=0.

Un observador en cualquier otro marco inercial afirmara lo mismo.

*Masa.

Es la propiedad de un objeto que especifica cuanta inercia tiene el objeto y su unidad en el SI es el kilogramo. Cuanto mayor es la masa de un cuerpo, tanto menor es la aceleración de ese cuerpo bajo la acción de una fuerza aplicada, ejemplo:

Masa 3Kg. Aceleración 4m/s2

Masa 6Kg. Aceleración 2m/s2

Para describir la masa cuantitativamente, si un cuerpo actúa sobre un cuerpo de masa m1 produce una aceleración a1, y si la misma fuerza actúa sobre un cuerpo de masa m2 produce una aceleración a2. La proporción de las dos masas se define como la proporción inversa de las magnitudes de las aceleraciones producidas por la misma fuerza, esto es:

La masa es una propiedad inherente de un cuerpo y es independiente de los alrededores del cuerpo y del método utilizado para medirla. La masa es una cantidad escalar.

La masa y el peso son dos cantidades diferentes. La masa de un cuerpo es igual en cualquier lugar, el peso no.

*Segunda ley de Newton

Responde la pregunta de lo que sucede a un objeto si la fuerza resultante que actúa sobre el es diferente de cero. Si se ejerce una fuerza F sobre un objeto en una superficie sin fricción, este se mueve con cierta aceleración a. Si se duplica la fuerza 2F la aceleración se duplica y así sucesivamente. Por lo que, la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza resultante que actúa sobre él.

Si se ejerce una fuerza F sobre un objeto de en una superficie sin fricción, este experimenta cierta aceleración a. Si se duplica la masa del objeto, la misma fuerza produce una aceleración a/2 y así sucesivamente. Por lo tanto, la magnitud de la aceleración es inversamente proporcional a su masa.

Lo anterior se resume en la segunda Ley de Newton que establece que:

La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa.

Matemáticamente:

"F=ma

por lo tanto:

"Fx=max "Fy=may "Fz=maz

Unidad De Fuerza

Sistema de unidades

Masa

Aceleración

Fuerza

SI

Kg.

m/s2

N= Kg m/s2.

Británico de ingeniería

Slug

ft/ s2

Lb= Slug ft/ s2

*1N= 0.225Lb.

*La Fuerza De Gravedad Y El Peso

Todos los objetos son atraídos hacia la tierra. Esta fuerza que ejerce la tierra sobre un objeto se llama fuerza de gravedad Fg , esta dirigida hacia el centro de la tierra y su magnitud se llama peso del objeto.

Aplicando la segunda ley de Newton "F=ma al objeto de masa m en caída libre, con a=g y "F=Fg se obtiene: Fg=mg

El peso de un objeto es la magnitud de Fg, es decir, W=mg puesto que el peso W depende de g, éste varia según la ubicación geográfica. Una persona no pesa lo mismo en la tierra que en la luna, pero si tiene la misma masa. Por lo que el peso no es una propiedad inherente del cuerpo.

Puesto que el PESO=Fg=mg, se puede comparar las masas de dos cuerpos midiendo sus pesos en una balanza de resorte.

*Tercera ley de newton

La tercera ley de Newton establece: Si 2 objetos interactúan, la fuerza F12 ,ejercida por el objeto 1 sobre el objeto 2, es igual en magnitud y opuesta en dirección a la fuerza F21 ejercida por el objeto 2 sobre el objeto 1:

F12 = "F21

Esta ley establece que una fuerza que afecta el movimiento de un objeto debe venir de un segundo objeto externo. El objeto externo, a su vez, esta sujeto a una fuerza ejercida sobre él, de igual magnitud pero en sentido opuesto.

Por lo que se establece que no puede existir una fuerza aislada individual.

La fuerza que el objeto 1 ejerce sobre el objeto 2 se denomina fuerza de acción, en tanto, la fuerza que el objeto 2 ejerce sobre el objeto 1 se denomina fuerza de reacción.

La fuerza de acción es igual en magnitud a la fuerza de reacción y opuesta en dirección. En todos los casos las fuerzas de acción o reacción actúan sobre objetos diferentes.

Si un objeto esta sobre una mesa, esta ejerce una fuerza de acción hacia arriba N denominada Normal, y el objeto ejerce una fuerza de reacción W (peso) hacia abajo, es decir:

N "W = 0 ! N = W

*Fuerzas de fricción

Cuando un cuerpo se mueve sobre una superficie o a través de un medio viscoso, como el aire o el agua, hay una resistencia al movimiento debido a que el cuerpo interactúa con sus alrededores. Dicha resistencia recibe el nombre de fuerza de fricción.

Si se aplica una fuerza externa horizontal F a un libro hacia la derecha, el libro permanece estacionario si F no es suficientemente grande. La fuerza que se contrapone a F y evita que el libro se mueva actúa hacia la izquierda y recibe el nombre de fuerza friccionante F.

Mientras el libro no esta en movimiento, f=F puesto que el libro permanece estacionario, a esta fuerza friccionante se le llama fuerza de fricción estática f s .Cuando el libro esta en movimiento, la fuerza retardadora recibe el nombre de fuerza de fricción cinética fk.

La máxima fuerza de fricción estática f s max. Entre un objeto y una superficie es proporcional a la fuerza normal que actúa sobre el objeto. En general, f s " sN ,donde  s es el coeficiente de fricción estática y N es la magnitud de la fuerza normal.

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