UNIVERSIDAD LIBRE FACULTAD DE INGENIERÌA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS INTRODUCCION A LAS LEYES DE NEWTON

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Alejandro Alcaraz Piñeiro
hace 5 años
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de Newton en los estudiantes de Ingenieía desde un enfoque conceptual.

1 UNIVERSIDAD LIBRE FACULTAD DE INGENIERÌA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS NOMBRE DE LA ASIGNATURA: TÍTULO: DURACIÓN: Elaboado Po FISICA MECANICA INTRODUCCION A LAS LEYES DE NEWTON Jaie Duván Reyes Roncancio OBJETIVO: Favoece los pocesos de copensión de las Leyes de Newton en los estudiantes de Ingenieía desde un enfoque conceptual. CONCEPTUALIZACION Las Leyes de Newton La pegunta po las causas del oviiento de los cuepos y la explicación de poque lo hacen de cieta anea es abodada po la aa de la física conocida con el nobe de dináica.

2 A la inteacción ente dos cuepos se le denoina: Fueza. Cuando levantaos con nuestas anos una pieda ejeceos una fueza hacia aiba (ceada po los úsculos) sobe la pieda. Cuando halaos una cueda atada a una caja ceaos una tensión en la cueda que hala la caja. Cuando un paacaidista cae a tavés del aie, la Tiea esta ejeciendo una fueza hacia abajo sobe el paacaidista llaada fueza gavitacional y el aie esta ejeciendo una fueza hacia aiba sobe el paacaidista denoinada esistencia del aie. Los ejeplos de fuezas en la natualeza son vaiados y van a se ateia de estudio en el cuso de ecánica clásica, po ahoa encioneos algunas denoinaciones e invitaos al lecto a pofundiza en sus significados: fueza noal, fueza de ficción, fueza electostática, fueza nuclea débil, fueza nuclea fuete. Las caacteísticas ás ipotantes del concepto de fueza son: 1. La Fueza es una cantidad Física Vectoial 2. La Fueza no es un concepto aislado que le coesponda a un cuepo. 3. La Fueza es una Inteacción ente cuepos 4. En la Mecánica Clásica la Fueza se da po contacto o a distancia ente cuepos, coo po ejeplo la fueza gavitacional de la Tiea sobe la Luna. 5. Ningún cuepo ejece fueza sobe si iso. 6. Geoéticaente la Fueza se epesenta po edio de un vecto 7. Analíticaente la Fueza se epesenta po un vecto en un sistea de efeencia, al cual genealente se le asocian coodenadas. En adelante nos efeieos a una intepetación paa la educación de las Tes Leyes del oviiento que el Ingles S. Isaac Newton publico en un libo titulado The Mateatical Pinciples of Natual Philosophy, conocido hoy día coo The Pincipia. Tecea Ley de Newton

3 Esta ley se conoce coúnente coo, a cada fueza de acción le coesponde una fueza de eacción, de igual valo peo de sentido opuesto. Mas pecisaente, si el Objeto 1 ejece una fueza sobe el Objeto 2, entonces el Objeto 2 ejece una fueza siultáneaente sobe el Objeto 1, de igual valo peo de sentido opuesto. Estas dos fuezas, F 1-2 y F 2-1 son llaadas un pa acción-eacción. Las Caacteísticas ás ipotantes de la Tecea Ley de Newton son: 1. El pa de fuezas acción - eacción no se aplican sobe el iso cuepo 2. Un pa de fuezas acción-eacción no genea equilibio 3. Las fuezas de acción y eacción no se opean vectoialente. 4. El sentido de la fueza de acción es opuesto al sentido de la fueza de eacción. 5. Las fuezas de acción y eacción tienen igual valo absoluto. Segunda Ley de Newton Esta ley pedice lo que sucedeá cuando una Fueza Neta (la sua de todas las fuezas que actúan sobe el cuepo) actúa sobe un cuepo: que la velocidad del cuepo cabiaá; que el cuepo se aceleaá. Mas pecisaente esta ley pedice que esta aceleación (a) seá diectaente popocional a la Fueza Neta (F net ) e invesaente popocional a la asa () del cuepo:

4 Fnet Las Caacteísticas ás ipotantes de la Segunda Ley de Newton son: 1. La fueza a la que se efiee es la Fueza Neta (F net ): sua vectoial de todas las fuezas que actúan sobe el cuepo. 2. La aceleación (a) es la del cuepo o sistea de cuepos al que se le aplique la fueza neta. 3. La asa () de un cuepo es una cantidad de la edida de su inecia. 4. Fueza neta diectaente popocional a la aceleación, cuando la asa es constante. 5. Aceleación invesaente popocional a la asa, cuando la F net es constante. 6. Las unidades de la fueza son : [F] = [][a] = kg /s 2 7. La fueza de 1 kg. /s 2 es llaada: 1 Newton (abeviado N) Piea Ley de Newton El enunciado de esta ley es: Un objeto continuaá su estado de oviiento a enos que sea obligado a cabialo po la acción de una fueza ipesa. Las Caacteísticas ás ipotantes de la Segunda Ley de Newton son: 1. Si un cuepo esta en eposo continuaá en eposo a enos que sea obligado a ovese po la acción de una fueza ipesa.

5 2. Si un cuepo se ueve con velocidad constante en línea ecta, continuaá su oviiento a enos que una fueza ipesa cabie su oviiento. 3. Un objeto se ueve con velocidad constante en línea ecta si la F net = 0 N 4. La esistencia natual de los cuepos a cabia su estado de oviiento se denoina inecia. La piea ley de Newton se conoce coo ley de la inecia. EJEMPLOS 1. Qué fueza neta se equiee paa antene un objeto de kg. oviéndose con velocidad constante de /s? Solución: La piea ley de Newton dice que un objeto peaneceá en su estado de oviiento aenos que una fueza actué sobe el. Po lo tanto no se equiee ninguna fueza neta paa antene el cuepo encionado a velocidad constante. Ota foa de ve esto es : La velocidad constante significa que la aceleación es F ceo ( 0), de odo que la ecuación a = net queda 0 = F net 2. Cuánta fueza se equiee paa ocasiona una aceleación de 8 /s 2 a un objeto de asa 4 kg? Solución: De acuedo con la segunda ley de Newton F net de donde: 2 2 F net = (4kg)(8 / s ) = 32kg / s = 32N

6 3. Un objeto sufe dos fuezas; una de 16 N epujándolo hacia la izquieda y ota de 40 N epujándolo hacia la deecha. Si la asa del objeto es 8 kg, cuál es su aceleación? Solución: F 1 8kg F 2 Las fuezas se epesentan po vectoes que pueden se suados o estados. De esta anea, deteinaos la fueza Neta coo la sua vectoial de F 1 y F 2 : F net = F 2 F 1 ( po qué queda coo una esta?) F net = 40N 16N = 24 N hacia la deecha (0 ) Ahoa, la segunda ley de Newton peite deteina la aceleación: F net 24N 8kg 3 / s 2 Hacia la deecha (0 ), po qué? 4. Cuándo epujaos una silla la silla tabién nos epuja? Po qué? 5. Cóo explica el oviiento de un bote cuando eaos en aguas tanquilas? 6. Cóo explica el oviiento de un cohete la desplazase: a. Al inteio de la atósfea teeste?

7 b. En el espacio exteio a la Tiea? 7. En una de las películas de un héoe de tias cóicas, este detiene la tiea paa luego hacela gia en sentido contaio, qué sucedeía con todas las cosas de la Tiea si esto pasaa en vedad? Justifique su espuesta. EJERCICIOS En la Bibliogafía usual de cualquie texto de Física Mecánica se encuentan ejecicios disponibles, evisa algunos de ellos y consúltalos con tu pofeso.

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