UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y DE LA SALUD ESCUELA DE BIOQUÍMICA Y FARMACIA FÍSICA

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1 UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y DE LA SALUD ESCUELA DE BIOQUÍMICA Y FARMACIA FÍSICA TRABAJO DE INVESTIGACIÓN TEMA: LEY DE LA ACELERACIÓN, PESO Y MOMENTUM, LEY DE LA ACCIÓN Y REACCIÓN NIVEL: PRIMER SEMESTRE PARALELO: A ESTUDIANTE: MADELAINE VANESSA CRUZ GUAMÁN DOCENTE: DR. FREDDY ALBERTO PEREIRA GUANUCHE MACHALA-EL ORO-ECUADOR 2014

2 Índice 1. INTRODUCCIÓN OBJETIVOS Objetivo General Objetivos Específicos DESARROLLO Marco Teórico Materiales y Técnicas CONCLUSIÓN RECOMENDACIÓN ANEXOS... 9

3 1. INTRODUCCIÓN En este trabajo presentaremos la segunda y tercera ley de Newton o Principios de Newton, las cuales consisten en tres postulados expuestos por Isaac Newton en 1687, a partir de los cuales se explican la mayoría de los problemas planteados por la dinámica, principalmente los relativos al movimiento de los cuerpos y la propiedad llamada cantidad de movimiento o momentum que está asociada a la cantidad de masa que tiene un objeto y a la velocidad con que este se mueve. Estos conceptos son la base no solo de la dinámica clásica, sino que también de la física en general, permitiendo así explicar tanto el movimiento de los astros, como los movimientos de los proyectiles artificiales, hasta toda la mecánica de funcionamiento de las maquinas. 2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo General Analizar e identificar la segunda y tercera ley de Newton aplicando los conocimientos teóricos a la solución de problemas y a la vida cotidiana Objetivos Específicos Identificar la segunda y tercera ley de Newton así como peso y momentum. Consolidar los conocimientos obtenidos a través de la experimentación.

4 3. DESARROLLO 3.1 Marco Teórico Las leyes de Newton permiten establecer cuantitativamente las relaciones entre las fuerzas que actúan sobre un cuerpo y los cambios en el movimiento debidos a dichas interacciones. Su eficacia se evidencia en la comprensión y explicación de la mayor parte de las situaciones cotidianas relacionadas con el movimiento de los cuerpos en nuestro entorno físico. Caminar, levantar un objeto, detener un balón, construir un edificio, son solo unas de las múltiples actividades que se pueden describir y explicar con dichos principios. SEGUNDA LEY O PRINCIPIO DE ACCIÓN DE FUERZAS (LEY DE LA ACELERACIÓN) La segunda ley enuncia que: 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. En esta ocasión, Isaac Newton se basó en los estudios y postulados antes hechos por Hookey y Huygens para crear su segunda ley, también llamada principio de acción de fuerzas o más conocido como principio de masa o principio fundamental de la dinámica, la cual se encarga de postular que ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa puede o no ser constante) actúa una fuerza neta; este menciona que esta fuerza modificara el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo y dirección. Más concretamente, los cambios experimentados por un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta, en otras palabras, las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos. Todo esto llevo a Newton a crear su segunda ley, que, resumiendo, menciona que cuando sobre un cuerpo actúa una fuerza neta (F) se produce una aceleración (a), por lo que ambas magnitudes son directamente proporcionales; en este caso, la constante de proporcionalidad es la masa (m) del cuerpo. Esto quedaría expresado con la siguiente formula: F = m * a

5 Aquí se expresa la llamada ecuación fundamental de la dinámica, la cual es la expresión matemática de la segunda ley de Newton, que menciona que cuando una fuerza actúa sobre un objeto, este se pone en movimiento, acelera, desacelera o varía su trayectoria. Cuanto mayor es la fuerza, mayor es la variación del movimiento. Ejemplo de la Segunda Ley Para que el auto se ponga en movimiento debe existir una fuerza que lo impulse, en este caso la del motor; lo mismo ocurre en ejemplo dos, ya que, según la segunda ley de Newton, la caja no se moverá a menos que no se aplique una fuerza que no se anule al entrar en contacto esta. PESO Y MOMENTUM La propiedad llamada cantidad de movimiento o momentum está asociada a la cantidad de masa que tiene un objeto y a la velocidad con que este se mueve; es transferible, es decir, una persona o un objeto pueden transferir momentum a un cuerpo.

6 El peso es una fuerza ejercida sobre un cuerpo por la atracción de la Tierra. La masa y el peso están relacionados: los cuerpos con masa grande tienen un peso grande. Sería difícil lanzar un peñasco por su gran masa, y sería difícil levantarlo del suelo por su gran peso. La propiedad llamada cantidad de movimiento o momentum está asociada a la cantidad de masa que tiene un objeto y a la velocidad con que este se mueve; es transferible, es decir, una persona o un objeto pueden transferir momentum a un cuerpo. Para esto debemos interactuar con él; dicho de otro modo, debemos ejercerle una fuerza. TERCERA LEY DE NEWTON O PRINCIPIO DE ACCIÓN-REACCIÓN La tercera ley enuncia que: Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto. Para desarrollar su tercera ley o principio de acción-reacción, Newton recurrió a sus propios razonamientos completamente originales, es decir, del desarrollo de sus propios experimentos, ideas y conclusiones. Esta ley expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo en una línea recta, este a su vez realiza otra de igual intensidad, pero en el sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo, en otras palabras, las fuerzas siempre se presentan en pares de igual magnitud y dirección, pero con un sentido opuesto. En este ámbito, 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 que no se anulan entre sí, además, cada una de esas fuerzas obedece por separado a la segunda ley. Esto es algo que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones.

7 Por ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para impulsarnos, por lo que la reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba; o cuando estamos en una piscina y empujamos a alguien, nosotros también nos movemos en sentido contrario. Esto se debe a la reacción que la otra persona hace sobre nosotros, aunque no haga el intento de empujarnos. Entrando a materia más compleja, este principio supone que la interacción entre dos partículas se propaga instantáneamente en el espacio, por lo que esto requeriría velocidad infinita, lo cual no es válido para fuerzas electromagnéticas puesto que estas no se propagan por el espacio de modo instantáneo sino que lo hacen a velocidad finita, por lo que esto no cumple con la regla enunciada por Newton. Debido a esto, posteriormente, se ha desarrollado un postulado similar que cumple con todos los parámetros correspondientes, pero sin cambiar la estructura original de la tercera ley de Newton: La acción y la reacción deben ser de la misma magnitud, aunque no necesariamente deben encontrarse sobre la misma línea. Ejemplo de la Tercera Ley Cada vez que se aplica una fuerza sobre un objeto, este a su vez tiende siempre a contrarrestar con una fuerza de igual magnitud, como se muestra en ej. 1 con la acción del rose de una caja, o en el ej. 2 con la fuerza ejercida hacia la pared. Esto mismo a du vez puede representarse con el ejemplo de un auto que, al ejercer una fuerza al espacio, se le contrapone otra de igual magnitud.

8 3.2. Materiales y Técnicas Experimento Sobre Tercera Ley De Newton Objetivo: Aplicar los conocimientos sobre la tercera ley de Newton a través de la técnica experimental. Materiales Recipiente Bolígrafo Tijera Jabón liquido Parafina cartulina Agua Procedimiento Hacer una flecha con la cartulina y que tenga un canal en el medio de la de esta. Poner parafina en una cara de la flecha Poner el agua en el recipiente. Luego ponemos la fecha en el recipiente con agua pero el lado de la flecha que esta con parafina la ponemos sobre el agua. Ponemos una gota de jabón líquido en medio del canal de la flecha Luego de esto se observa que el jabón sale por el canal empujando a la flecha hacia el lado opuesto de donde cayó la gota de jabón. Resultado Por qué sucede esto? Esto nos explica la tercera ley de Newton Cada acción tiene una reacción. En conclusión esta ley funciona en pares, es decir que si algo empuja a otro esa misma fuerza será la que regrese o impulse algo. En este caso del jabón y la flecha, el jabón intenta escapar por el canal de la flecha y crea una fuerza, empujando a la flecha hacia el lado opuesto de donde salió el jabón.+

9 4. CONCLUSIÓN Como pudimos observar en este trabajo, las leyes formuladas por Isaac Newton hacen más de tres mil años atrás, son los pilares fundamentales de la mecánica y la física, los cuales siguen siendo mucho más que vigentes hoy en día. Estos principios son la base del movimiento; se encuentran siempre en nuestro alrededor y entramos constantemente en su uso sin siquiera darnos cuenta. Están en nuestra vida, lo han estado siempre y lo seguirán estando, aun cuando ni siquiera nos demos cuenta de su importancia. 5. RECOMENDACIÓN Estas leyes si las aplicamos en la visión del mundo al análisis estructural resulta que nosotros podemos conocer con todo detalle todas las fuerzas que actúan sobre una estructura, podemos calcular que efectos producirán y podemos dimensionar los elementos estructurales del material que queramos para soportar estos efectos. Todo esto con la absoluta certeza de que si medimos bien las cosas y utilizamos las herramientas matemáticas adecuadas obtendremos estructuras seguras. Entonces creo que basándonos en estos principios, como las leyes de Newton, se puede diseñar estructura capaces de soportar cualquier sobrecarga imaginable, el problema es que nunca vamos a estar seguros si esa sobrecarga va a ser realmente la más grande que tendrá que soportar a lo largo de su vida, por lo tanto, por más que sobre diseñemos la estructura, no vamos a estar ciento por cien seguros que nunca fallará. 6. ANEXOS Video: