La primera ley de Newton

Unidad 2:
Dinámica de traslación de una partícula
¿Qué produce el estado de movimiento de una partícula?
Dr. Juan Carlos Ortiz Royero
Este material solo debe usarse para propósitos educativos
Primera ley de Newton: LEY DE LA INERCIA
– Primera Ley de Newton: cuando la fuerza
neta externa un objeto es cero, un cuerpo
en reposo permanecerá en reposo y un
objeto en movimiento continuará en
movimiento a velocidad constante.
– MARCO DE REFERENCIA INERCIAL: es un
marco de referencia que no está acelerado.
La primera ley de Newton, llamada ley de
inercia, sólo es válida en marcos de
referencia inerciales. La Tierra no es un
marco de referencia inercial., pero como
sus aceleraciones son pequeñas respecto a
g, algunas veces se aproxima a uno
inercial.
Segunda ley de Newton: LEY DE LA FUERZA

Momento lineal o momentum (ímpetu): se define el momento lineal p
como el producto de la masa por la velocidad de un objeto.


p  mv

Podemos definir la segunda ley de Newton en términos del momento lineal:
dp
 F  dt
d (m  v )
F


dt
dv
 F  m dt ;
 F  ma
¿Qué significan éstas dos leyes?

La primera ley de Newton nos dice que le ocurre a un cuerpo si la fuerza
neta sobre él es cero (a = 0!!). La segunda ley explica que le sucede a un
cuerpo si la fuerza neta sobre él es diferente de cero (se acelera a  0!!).


 F  ma


F
F
x
 ma x
y
 ma y
La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta
que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa.
La unidad de fuerza en el SI es el Newton y en el inglés es la libra:
m
1 N  1 kg  2
s
1N 
1
lb
4
pie
1 lb  1 slug  2
s
Tercera ley de Newton: LEY DE ACCION-REACCION

La fuerza F12 que ejerce el objeto 2
sobre el objeto 1 es igual en módulo,
tiene la misma dirección y sentido
contrario que la fuerza F21 ejercida
por el objeto 1 sobre el objeto 2 F12
= - F21.

La tercera ley de Newton establece
que una fuerza que afecta el
movimiento de un objeto debe venir
de un segundo objeto externo.

La fuerza de reacción es igual en
magnitud a la de acción pero en
sentido opuesto.
Ley de la gravitación universal
• Cada cuerpo en el
universo atrae a otro
cuerpo con una fuerza
que es directamente
proporcional al producto
de
sus
masas
e
inversamente
proporcional al cuadrado
de la distancia entre ellas.
m1 m2
Fg  G 2
r
Interacciones o fuerzas de interés: EL PESO y LA NORMAL
Aplica la ley de gravitación de Newton y demuestra esto
•
El peso W: es la fuerza con que el
centro de la tierra atrae los
cuerpos cercanos a su superficie.
Es proporcional a la masa del
cuerpo.


W  mg
•
La normal N: es la fuerza que
ejerce una superficie sobre un
cuerpo que esté apoyado sobre
ella.
•
La tensión de un cable o una
cuerda siempre se dibuja saliendo
del cuerpo
Interacciones de interés: EL ROZAMIENTO
 La fricción es la resistencia
al movimiento de un cuerpo
sobre una superficie o a través
de un medio (agua, aire, etc.,).
 Existe la fricción estática y la
fricción cinética cuando un
cuerpo se desliza sobre una
superficie
 Al bote de basura se le ejerce
una fuerza F. Mientras no se
mueva, está presente la fuerza
estática.
Interacciones de interés: EL ROZAMIENTO
(cont.)
 La fricción sobre una superficie
es proporcional a la normal
sobre el cuerpo.
f s  s N ;
f k  k N
 Los subíndices s y k
simbolizan la estática y la
cinética respectivamente.
 μ es el coeficiente de
rozamiento y depende de
naturaleza de las superficies
en contacto (adimensional)
Movimiento circular y las leyes de Newton
 El hecho que exista la
aceleración centrípeta, significa
que podemos asociar fuerza
‘centrípeta’.
 Esta no es una ‘nueva’ fuerza,
en realidad la fuerza centrípeta
depende del problema. La
normal, la tensión o la fricción
pueden ser fuerzas centrípetas.
Ejemplo 5.5
Ejemplo 5.19
Ejemplo 5.23
Ejemplo 5.24
Ejercicio 4.28
Ejercicio 4.43
Ejercicio 5.2
Ejercicio 5.8
Ejercicio 5.14
Ejercicio 5.45
Ejercicio 5.65
Ejercicio 5.118