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capítulo 2 : mecánica
2.1 : magnitudes escalares y
vectoriales - concepto
2.2 : primera Ley de Newton
2.3 : fuerzas y equilibrio
magnitud escalar
Una cantidad cuya información es
descrita utilizando solo un número
magnitud escalar
ejemplos :
- masa
- temperatura
- densidad
- carga eléctrica
magnitud vectorial
Una cantidad cuya información es
descrita utilizando un número y una
dirección.
magnitud vectorial
ejemplos :
- velocidad
- aceleración
- fuerza
- campo magnético
magnitud / módulo / longitud
dirección
Y
X
ejemplo : velocidad
50 km/h
primera ley de Newton
primera ley de Newton
Todo cuerpo continúa en estado de
reposo o de movimiento uniforme en
línea recta si no hay fuerzas sobre él.
6
5
x (m)
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
t (s)
cambio de la posición en el tiempo
velocidad = 1m/s
1.2
1
v (m/s)
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
1
2
3
4
5
6
t (s)
cambio de la velocidad en el tiempo
aceleración = 0 m/s²
14
12
10
x (m/s)
8
6
4
2
0
0
1
2
3
4
5
6
t (s)
cambio de la posición en el tiempo
6
5
v (m/s)
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
t (s)
cambio de la velocidad en el tiempo
aceleración = 1 m/s²
primera ley de Newton
válida solo para
sistemas de referencia inerciales.
sistema inercial
no tiene aceleración.
sistema no inercial
presenta aceleración.
fuerza neta
5N
5N
fuerza neta
10N
fuerza neta
5N
5N
fuerza neta
0N
fuerza neta
5N
10N
fuerza neta
5N
equilibrio
estado donde no hay
cambios
equilibrio
ΣF = 0
segunda ley de Newton
ΣF = m.a
segunda ley de Newton
la fuerza es directamente
proporcional a la masa y
la aceleración
segunda ley de Newton
la fuerza provoca
aceleración
z1
y1
x1
z3
z2
y2
x2
67 m/s / 3m/s2
y1
x1
z3
z2
z3
y3
0 m/s
x3
y2
x2
67 m/s / 3m/s2
y1
x1
z3
z3
y3
x3
? m/s / ? m/s2
y1
x1
29 783 km/s
29 783 km/s
unidades básicas (S.I.)
masa: kilogramo (kg)
longitud: metro (m)
tiempo: segundo(s)
S.I. : Sistema Internacional de unidades
unidades derivadas (S.I.)
fuerza: Newtons (N)
N = (kg x m) / s²
suma de unidades
dos cantidades solo se
pueden sumar si tienen
las mismas unidades
ejemplo de suma
7kg + 23kg = 30kg
2m/s + 17m/s = 19m/s
?
77N + 15kg m/s² = 92N
producto de unidades
dos cantidades de distintas
unidades se multiplican y
resultan en una nueva
unidad compuesta
ejemplo de producto
11kg x 7m/s² = 77N
-
2kg m² x 19s ² = 38J
ejemplo de errores
aceleración + velocidad
fuerza + energía
peso + masa
m = 150gr
Cuánta fuerza se necesita
para acelerarlo a 3m/s² ?
m = 7.45gr
a = 4.4 x 10⁵ m/s²
caida libre
caida libre
a = g = 9.8m/s²
cuál llega primero?
(en el vacío)
Por qué los cuerpos caen todos a la
misma velocidad?
masa =ml= 500mp
masa = mp
Por qué los cuerpos caen todos a la
misma velocidad?
F = mpa = mpg
=>
g = F/mp
Por qué los cuerpos caen todos a la
misma velocidad?
g = 500F/500mp
=>
g = F/mp
Cuánta fuerza experimenta una
persona de 70 kg en caida libre?
2
F = (70kg)(9.8m/s ) = 686N
Cuánta fuerza experimenta una
persona de 105 kg en caida libre?
2
F = (105kg)(9.8m/s ) = 1029N
Cuánto pesa una persona de 50kg
en la Luna?
2
F = (50kg)(1.63m/s ) = 81.5N
Cuánto pesa una persona de 50kg
en Júpiter?
2
F = (50kg)(26.7m/s ) = 1335N
Por qué en una situación
común, no vemos una
pluma caer a la misma
velocidad que un ladrillo?
resistencia del aire
F aire
F gravedad
Calcular la aceleración si el aire opone
10N de resistencia. Masa = 77kg
Calculamos el peso :
2
W = (77kg)(9.8m/s ) = 754.6N
2da Ley de Newton :
Fr – W = ma
10N – 754.6N = (77kg)(a)
=> a = -9.67 m/s²