Las Leyes de Newton Sir Isaac Newton 4

Las Leyes de Newton

Sir Isaac Newton (4 de enero, 1647 - 31 de marzo, 1727)

“Principia” Libro escrito por Isaac Newton en latín que contiene las leyes de inercia, de la fuerza y de acción y reacción.

A modo de introducción… n n n Las Leyes de Newton son tres principios concernientes al movimiento de los cuerpos Las leyes de Newton constituyen, junto con la transformación de Galileo, la base de la mecánica clásica. Las leyes de Newton tal como comúnmente se exponen sólo valen para sistemas de referencia inerciales (cuando las leyes del movimiento toman una forma especialmente sencilla )

Definición de Fuerza n n Se denomina fuerza a cualquier acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo, es decir, de imprimirle una aceleración modificando su velocidad. Por lo tanto segpuede decir g que: F=m·a n *Fuerza es una cantidad vectorial*

Unidad de medida de la fuerza g n La fuerza (F) se mide en Newton (N), unidad de medida igual a Kg·m/s², porque: (N) = (Kg) · (m/s²)

Fuerzas Fundamentales n n n Se llaman fuerzas fundamentales a cada una de las interacciones que puede sufrir la materia y que no pueden descomponerse en interacciones más básicas. En la física moderna se consideran cuatro campos de fuerzas como origen de todas las interacciones fundamentales: Interacción electromagnética. Interacción nuclear débil (leptónica). Interacción nuclear fuerte. Interacción gravitatoria.

Ejemplos de Fuerza

Leyes de Newton

1ª Ley de Newton: Ley de Inercia n Todo cuerpo sigue en estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta a menos que sea obligado a cambiar ese estado por obra de fuerzas a él aplicadas.

Ejemplo de la Primera ley de Newton

Primera ley de Newton o Ley de Inercia n n n “Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que otros cuerpos actúen sobre él”. En ocasiones, esta ley se nombra también Principio de Galileo. En la ausencia de fuerzas exteriores, toda partícula continúa en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo y uniforme respecto de un sistema de referencia inercial o galileano. La Primera ley constituye una definición de la fuerza como causa de las variaciones de velocidad de los cuerpos En la experiencia diaria, los cuerpos están sometidos a la acción de fuerzas de fricción o rozamiento que los van frenando progresivamente. La no comprensión de este fenómeno hizo que, desde la época de Aristóteles y hasta la formulación de este principio por Galileo y Newton, se pensara que el estado natural de movimiento de los cuerpos era nulo y que las fuerzas eran necesarias para mantenerlos en movimiento. Sin embargo, Newton y Galileo mostraron que los cuerpos se mueven a velocidad constante y en línea recta si no hay fuerzas que actúen sobre ellos. Este principio constituyó uno de los descubrimientos más importantes de la física.

Segunda Ley de Newton o Ley de la Fuerza n n “La fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a su aceleración” La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relación de la siguiente manera: F=ma

Otra manera de expresar la 2ª Ley de Newton(Ley de la fuerza) n n n El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz aplicada y tiene la dirección de la recta según la cual la fuerza sea aplicada. Traducción literal del original, escrito por Newton en latín. Una manera de expresar matemáticamente este principio es: F=m·a Donde “F” es la magnitud de la fuerza neta actuando sobre el cuerpo, “m” es la masa del cuerpo, “a” la magnitud de la aceleración adquirida por el cuerpo en la dirección de la fuerza neta.

Ejemplo de la Segunda ley de Newton

Otro Ejemplo de la 2ª ley

n La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s 2, o sea, 1 N = 1 Kg · 1 m/s 2 n n La expresión de la Segunda ley de Newton es válida para cuerpos cuya masa sea constante. Si la masa varia, como por ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es válida la relación F = m · a. En el caso de sistemas en los que pueda variar la masa se definirá una magnitud física nueva. Esta magnitud física es la cantidad de movimiento que se representa por la letra p y que se define como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad, es decir: p=m·v

n n La cantidad de movimiento también se conoce como momento lineal En términos de esta nueva magnitud física, la Segunda ley de Newton se expresa de la siguiente manera: La Fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual a la variación temporal de la cantidad de movimiento de dicho cuerpo, es decir: F = dp/dt n De esta forma incluimos también el caso de cuerpos cuya masa no sea constante. Para el caso de que la masa sea constante, recordando la definición de cantidad de movimiento y que como se deriva un producto tenemos: F = d(m·v)/dt = m·dv/dt + dm/dt ·v Como la masa es constante … dm/dt = 0 y recordando la definición de aceleración, nos queda : F=ma tal y como habíamos visto anteriormente.

Tercera ley de Newton

3ª ley de Newton: Ley de Acción y Reacción n Para cada acción existe siempre opuesta una reacción contraria o las acciones mutuas de dos cuerpos están dirigidas a partes contrarias. (Traducción literal de lo escrito por Newton). Hay que tener en cuenta que la acción no es una causa de la reacción, sino que ambas coexisten, y por eso cualquiera de estas fuerzas puede ser designada por acción y reacción. Ambas fuerzas son de igual medida, actúan sobre cuerpos diferentes, tienen la misma dirección pero con sentidos contrarios.

Otra manera de conceptualizar la Tercera Ley de Newton o Ley de acción y reacción es: n n “Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, éste ejerce sobre el primero una fuerza igual y de sentido opuesto. ” Dicho de otra forma: Las fuerzas siempre se presentan en pares de igual magnitud y sentido opuesto y están situadas sobre la misma recta. Esto es algo que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones. Por ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para impulsarnos. La reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba. Hay que destacar que, aunque los pares de acción y reacción tenga el mismo valor y sentidos contrarios, no se anulan entre si, puesto que actúan sobre cuerpos distintos.

Ejemplos

Fuerza Normal n La Fuerza Normal es la fuerza de contacto.

FIN Montoya. -