leyes de newton

las leyes de newton
Las Leyes de Newton, también conocidas como Leyes del movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la dinámica, en particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. Revolucionaron los conceptos básicos de la física y el movimiento de los cuerpos en el universo.

• La primera ley del movimiento rebate la idea aristotélica de que un cuerpo sólo puede mantenerse en movimiento si se le aplica una fuerza. Newton expone que:

Todo cuerpo permanece en su estado inicial de reposo o movimiento uniforme rectilíneo a menos que sobre él se ejerza una fuerza exterior no equilibrada.

El ser la primera de las tres leyes de Newton suele inducir a un error muy común atribuyendo el descubrimiento de esta propiedad al propio Newton cuando, en realidad, fue Galileo Galilei en el siglo XVI el primero en observar, estudiar y formalizar dicha propiedad y posteriormente, ya en el siglo XVII, fue tomada por Newton. Esta ley postula, por tanto, que un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza o una serie de fuerzas cuyo resultante no sea nulo sobre él. Newton toma en cuenta, así, el que los cuerpos en movimiento están sometidos constantemente a fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva, algo novedoso respecto de concepciones anteriores que entendían que el movimiento o la detención de un cuerpo se debía exclusivamente a si se ejercía sobre ellos una fuerza, pero nunca entendiendo como esta a la fricción.

• La segunda ley del movimiento de Newton afirma 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.

Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qué ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección. En concreto, los cambios experimentados en la cantidad de movimiento de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta; esto es, las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos. A diferencia de la primera ley de Newton que es descriptiva, la segunda ley también conocida como ley del movimiento permite calcular cuantitativamente las fuerzas, las masas y aceleraciones de los cuerpos.

Donde:

F, fuerza que se mide en Newton (N)

m, masa que se mide en kilogramos o gramos (Kg, g)

a, aceleración que se mide en metros sobre segundos al cuadrado (m/s2)

Nota: hay que tomar en cuenta que 1 N= kg m/s2

• La Tercera ley de Newton afirma que:

Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y de dirección contraria.

La tercera ley es completamente original de Newton (pues las dos primeras ya habían sido propuestas de otras maneras por Galileo, Hooke y Huygens) y hace de las leyes de la mecánica un conjunto lógico y completo. Expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, este realiza una fuerza de igual intensidad, pero de dirección contraria sobre el cuerpo que la produjo. Dicho de otra forma, las fuerzas, situadas sobre la misma recta, siempre se presentan en pares de igual magnitud y opuestas en dirección. 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

tiro vertical y caida libre

TIRO VERTICAL

Es un movimiento sujeto a la aceleración gravitacional, solo que ahora es la aceleración la que se opone al movimiento inicial del objeto. El tiro vertical comprende subida y bajada de los cuerpos u objetos.

CARACTERISTICAS:

• Nunca la velocidad inicial es cero.
• Cuando el objeto alcance su altura máxima su velocidad en este punto es cero, mientras el objeto está de subida el signo de la velocidad es positivo y la velocidad es cero en su altura máxima, cuando comienza el descenso el signo de la velocidad es negativo.
• La velocidad de subida es igual a la de bajada pero el signo de la velocidad aldescender es negativo.

 

FORMULAS

Vf=Vo-gt

    2        2

Vf= Vo-2gh

                           2

h=Vot-1/2gt

CAIDA LIBRE

Se dice que un cuerpo se mueve en “caída libre”; cuando sobre él actúa únicamente la fuerza de atracción gravitacional. Es un movimiento rectilíneo en dirección vertical (eje "Y")  con aceleración constante.La aceleración que actúa sobre los cuerpos es la de gravedad representada por la letra g.

 Sus valores son.

g=9.81 m/s2    SI.                  g=981 cm/s2           g=32.16 ft/s2    Sistema  Ingles

Leyes fundamentales de la Caída Libre

a) Todo cuerpo que cae libremente tiene una trayectoria vertical

b) La caída de los cuerpos es un movimiento uniformemente acelerado

c) Todos los cuerpos caen con la misma aceleración.

 Los valores de la gravedad son:

Fórmulas

Velocidad inicial: normalmente es la velocidad que se le imprime inicialmente a un objeto para ponerlo en movimiento. En este caso como no se le da una fuerza sino solo se deja caer la Vo es igual a cero.

Velocidad final: es la velocidad que alcanzara el objeto cuando llega al punto final de la caída.

Tiempo: Es lo que se demora el cuerpo en caer.

Altura: la altura es la medida de longitud de una trayectoria o desplazamiento, siempre y cuando la medida se tomada como punto de refencia la vertical.

Gravedad: Gravedad es una fuerza que trata de jalar los objetos hacia abajo.Cualquier cosa que tenga masa también tiene un tirón gravitacional. Entre más masa un objeto tenga, más fuerte es su tirón o jale de atracción gravitacional.

Ejemplo 1

Se deja caer una pelota desde la parte alta de un edificio, si tarda 3s en llegar al piso ¿Cuál es la altura del edificio? ¿Con qué velocidad se impacta contra el piso?

Ejemplo 2

Se deja caer una pelota desde una altura de 20 m. ¿Cuánto tardará en llegar al suelo? ¿Con qué velocidad llega?

Anexos

movimiento parabolico

MOVIMIENTO PARABÓLICO

El movimiento  parabólico, es un movimiento en dos dimensiones tanto el eje x como el eje y. También se lo conoce como lanzamiento de proyectiles o tiro oblicuo.

En este tipo de movimiento, en el eje ( x ) no existe aceleración por lo tanto es un MRU (movimiento rectilíneo uniforme.) y  en el eje ( y) existe aceleración ya que el objeto por estar en el aire está sujeto a la aceleración producida por la fuerza de gravedad,(10 m/s²⁾.

La velocidad existe tanto en el eje ( x ) como el( y )  , y dependerá del ángulo de inclinación con que es arrojado el objeto.

Representación gráfica del movimiento parabólico

El tiro parabólico tiene las siguientes características:

• Conociendo la velocidad de salida (inicial), el ángulo de inclinación inicial y la diferencia de alturas (entre salida y llegada) se conocerá toda la trayectoria.
• Los ángulos de salida y llegada son iguales.
• La mayor distancia cubierta (alcance) se logra con ángulo de salida de 45º.
• Para lograr la mayor distancia el factor más importante es la velocidad.
• Se puede analizar el movimiento en vertical independientemente del horizontal.

formulas 

d = Vx.t     La velocidad en x se mantiene constante porque es MRU.

Se puede calcular el tiempo de vuelo despejando t, así. t = d/ Vx

Fórmula para la altura máxima:

h= h₀₊ V_y t- 1/2g.t²       h_.  Corresponde a la altura máxima que alcanza el cuerpo, h₀ la altura inicial desde donde se arroja el objeto. t es el tiempo que se mantiene en el aire, V_y es la velocidad inicial, y  g es la gravedad 10 m/s². O también se puede utilizar la fórmula Vf² = Vo²-2gh  donde   h = Vo²/2g

La fórmula del movimiento parabólico para la velocidad según el eje  es la siguiente:

V_y= V₀. Senα                          V_x= V₀. Cosα       

movimiento rectilineo uniformemente variado

  MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME MENTE  VARIADO

La velovidad del movil varia a causa de la aceleración

El movimiento rectilíneo uniforme variado, es el movimiento que realiza una partícula cuando se desplaza en una recta donde la velocidad varía a causa de que existe aceleración.

movimiento rectilíneo uniformemente variadoexiste aceleración y por lo tanto la velocidad varia a lo largo del recorrido.

La fórmula del movimiento rectilíneo uniforme variado expresa que el camino recorrido se encuentra en función del tiempo donde existe cambio de velocidad y aceleración.

X_t= X₀+ V. (t-t₀)+ ½ .a. (t-t₀)²

En la fórmula de movimiento rectilíneo uniforme citada anteriormente X_t corresponde al espacio final recorrido, X₀ es la posición inicial;  V es la velocidad a la cual se mueve, y (t-t₀) es el tiempo en que permanece en movimiento. Y a es la aceleración.

La velocidad en la fórmula del movimiento rectilíneo uniforme variado se puede expresar función del tiempo y la aceleración. Su formula corresponde a una función lineal.

V_t=V₀ +a(t-t₀)

La aceleración en la fórmula del movimiento rectilíneo uniforme variado se puede expresar

a=( V_t-V₀)/ t-t₀

Si la aceleración es mayor que cero la velocidad aumenta, en cambio si es menor que cero la velocidad disminuye.