LEYES DE NEWTON DINÁMICA La Dinámica es una rama de la Mecánica que está encargada de estudiar la relación entre los movimientos, las causas que los producen y los efectos a que dan lugar. Decir que un cuerpo se desplaza lleva a entender que se mueve respecto a un punto fijo sobre la superficie de la tierra, y ésto es algo no siempre cierto porque: - Nuestro planeta se mueve eternamente con respecto al sol y a los demás astros del firmamento - En todo tipo de sustancia las moléculas sufren acción de fuerzas de atracción y repulsión que las tiene en movimiento. DINÁMICA Hace muchos años se creía que había puntos fijos para tomar como referencia, por eso se hablaba de Movimiento Absoluto; actualmente se sabe que no hay puntos fijos, por eso se habla de Movimiento Relativo. Por lo anteriormente señalado, siempre debemos aclarar con respecto a qué se mueve un cuerpo: por ejemplo, si un automóvil se desplaza señalar si es con respecto a un árbol o con respecto a cualquier otro objeto que se suponga fijo. LEYES DE NEWTON Sir Isaac Newton (1642 – 1727) fue destacado físico que desde muy joven se distinguió por sus hallazgos; por ejemplo, la descomposición de la luz blanca en los colores del arco iris lo logró antes de cumplir 30 años de vida. Su más conocida aportación son las tres leyes básicas para la Dinámica. Las fuerzas producen los movimientos y solamente hay cinco fuerzas conocidas. Tres son las causantes de la mayoría de los fenómenos observables: Gravitacional, Eléctrica y Magnética. Las otras dos fuerzas son la Nuclear y la de Interacción Débil que no las percibimos porque se dan en el núcleo de los átomos. LEYES DE NEWTON Aplicando fuerza se logra cambiar del estado de reposo al de movimiento y viceversa; o sea, si un cuerpo está en reposo no se mueve pero si a ese cuerpo se le aplica una fuerza, entrará al movimiento. Por ejemplo: - Un automóvil; estará en reposo, sin moverse, cuando la fuerza de gravedad lo tenga “pegado” al suelo y la fuerza de la calle (eléctrica) hacia arriba lo tenga “despegándose” del suelo. En este ejemplo suponemos que las dos fuerzas resultan iguales, y son de sentidos contrarios, entonces son fuerzas equilibradas cuya resultante será nula (por eso no hay movimiento del automóvil) LEYES DE NEWTON El mismo automóvil en movimiento presenta la fuerza del motor que lo impulsa hacia delante y la fuerza de fricción del pavimento que lo empuja hacia atrás; esta vez son dos fuerzas que buscan equilibrio con el resultado de que: Si la fuerza del motor es mayor que la fuerza de la fricción, el automóvil se moverá hacia delante. Si la fricción es mayor, el automóvil se moverá hacia atrás. Si las dos son iguales de tamaño, el automóvil quedará en reposo. (Cuando no hay equilibrio entre las fuerzas, gana una y el movimiento se presenta ante nuestros sentidos). LEYES DE NEWTON La definición de fuerza se da en términos de la aceleración que produzca a un objeto cuando actúa de una manera no equilibrada. En los ejemplos anteriores, el automóvil saldrá del reposo cuando empiece a funcionar el motor (si gana como fuerza mayor). Cuando se ponga en marcha; irá aumentando de velocidad poco a poco (aceleración) ya que dejará de haber equilibrio entre fuerzas (reposo) porque aparece otra que desequilibra (motor). Lo mismo pasa cuando va en movimiento, al pisar el freno aparece una nueva fuerza que desequilibra y hace parar el automóvil. LEYES DE NEWTON La Primera Ley de Newton se le conoce como “Ley de la Inercia” Explica el caso de que, por la fricción, se piense equivocadamente que todo tiende al reposo. Inercia es tendencia de evitar el cambio en un movimiento; si está en reposo, no quiere moverse, si está moviéndose no quiere llegar al reposo. Precisamente, la Primera Ley de Newton expresa que un cuerpo continúa en su estado de reposo, o de movimiento uniforme en línea recta, hasta que recibe la acción de una fuerza neta externa. LEYES DE NEWTON La Segunda Ley de Newton, que se refiere a la proporcionalidad entre la Fuerza y la Aceleración, indica que una fuerza no balanceada, cuando actúa sobre un cuerpo, lo acelera de una manera proporcional a la masa: • La aceleración es directamente proporcional a la fuerza: Un mismo cuerpo acelera más cuando se aplica más fuerza; acelera menos cuando se aplica menos fuerza • La aceleración es inversamente proporcional a la masa: La aplicación de la misma fuerza produce mayor aceleración en un cuerpo con poca masa pero produce menor aceleración cuando hay mucha masa. LEYES DE NEWTON La relación entre la fuerza, la masa y la aceleración se expresa matemáticamente. En estos dibujos representamos cómo se aplica una fuerza neta Fnet a un objeto mo para hacer que adquiera una aceleración ao Cuando a varias masas se les da la misma aceleración ao la fuerza neta debe ser mayor si la masa es mayor (proporcional al incremento de la masa) para que así conserve la misma aceleración ao durante todo el experimento. LEYES DE NEWTON Algebraicamente se expresa lo anterior con esta: FÓRMULA: F = m a F = Fuerza (N) m = Masa (Kg) a = Aceleración ( ms ) 2 Con ella se indica que el valor de la fuerza aplicada a una masa determinada es igual a la aceleración por el valor de la masa; por tal motivo, la unidad de fuerza puede definirse como la fuerza que, al actuar sobre la unidad de masa, le imprime una unidad de aceleración LEYES DE NEWTON Tercera Ley de Newton (De la Acción y la Reacción), en síntesis, dice que: A toda acción corresponde una reacción de igual magnitud pero de sentido contrario. No puede existir una fuerza a menos que estén afectados dos cuerpos, debe haber una interacción mutua entre una fuerza que actúa y otra fuerza que reacciona. Cuando dos cuerpos interaccionan, la fuerza ejercida por el primer cuerpo sobre el segundo es igual en magnitud pero opuesta en dirección; por lo tanto, nunca podremos tener una sola fuerza que se presente aislada. LEYES DE NEWTON Es importante establecer que las fuerzas que actúan y las que reaccionan, aunque son iguales en magnitud y opuestas en dirección, nunca se neutralizan porque siempre actúan sobre cuerpos diferentes, para que dos fuerzas se cancelen deberán actuar sobre el mismo cuerpo. Entonces, esta Ley explica que las fuerzas que actúan son las que crean a las fuerzas que reaccionan; veamos dos ejemplos: Cuando se golpea una pelota con un bate, el bate ejerce una fuerza sobre la pelota. Al mismo tiempo, la pelota ejerce una fuerza sobre el bate. Estas dos fuerzas son de la misma magnitud y de la misma dirección, pero de sentidos opuestos.
