clase 03 fisica i unac 2016

8/16/2019 Clase 03 Fisica I UNAC 2016

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Leyes

de Newton


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P

rimera

L

ey de Newton , Segunda Ley de Newton,

Tercera Ley

de Newton y

fuerza

de

fricción

Ley de Newton


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Primera Ley de NewtonTodo cuerpo continúa en su estado de reposo, o convelocidad uniforme en línea recta, a menos que actúe

sobre él una fuerza neta.

Estado en movimiento v =cst.

v =0


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Todo cuerpo posee una propiedad llamada inercialidad.Esto significa que todo cuerpo presenta una OPOSICIÓN acambiar su estado de movimiento.La medida de esta propiedad se llama MASA, cuya unidaden sistema internacional es el kilogramo (kg) se denotacon la letra M o m.La masa es la medida de la propiedad llamadainercialidad. Aunque en nuestra vida cotidiana la masa seidentifica con la (cantidad de materia)

Ideas previas de la segunda ley


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Todo cuerpo en la naturaleza interacciona con su medio,esto significa, que hay una acción recíproca entre todo

los cuerpos ya sea por contacto o a distancia.La medida de esta interacción se llama FUERZA cuyaunidad en el sistema internacional es Newton N sedenota por lo regular con la letra F. la fuerza por

naturaliza se expresa matemáticamente como vector

Interacción

Masa no es el peso :

La masa es una propiedad de un objeto. Peso es la fuerzaejercida sobre dicho objeto por la gravedad.

Si usted va a la luna, cuya aceleración de la gravedad esaproximadamente 1/6 g, entonces su peso es mucho menor . Su

masa, sin embargo, será la misma .


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Clases

de

Fuerzas

Fuerzas , que involucran contacto físico entre losobjetos

Ejemplos a, b, c


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Campos de fuerzas , que actúan a través del espacio

vacío (acción a distancia) No se requiere contacto físicoEjemplos d, e, f

Gravedad, causa lo que se llama“peso”.

Fuerza eléctrica Fuerza magnética


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Si por alguna razón un cuerpo experimenta uncambio en su estado de movimiento, se diceque interaccionó con su medio y esta es lacausa de la aceleración del cuerpo.LASEGUNDA LEY DICE: la dirección de laaceleración es directamente proporcional a ladirección y sentido de la fuerza resultante einversamente proporcional a la masa delcuerpo

=


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Segunda ley de Newton , ejemplo

• Fuerzas que actúan sobre lacaja:

– Una tensión, actuando a

través de la cuerda, es lafuerza de magnitud

– La fuerza gravitacional ,

– La fuerza normal, ejercidapor el piso.

T

Fg

n


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Segunda ley de Newton, ejemplo(continuación)

• Aplicar la segunda ley de Newton en forma decomponente:

Esto es debido a que la aceleración es sólo horizontal.

• Resolver la(s) incógnita(s).• Si la tensión es constante, entonces a es constante y

las ecuaciones cinemáticas pueden utilizarse paradescribir más completamente el movimiento de la

caja.

x x F T ma

0y g g F n F n F


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Nota acerca de la fuerza Normal

• La fuerza normal no es siempre igual a lafuerza gravitacional ( , peso) del objeto.

• Por ejemplo, en este caso se tiene, debidoa que hay equilibrio, en el eje Y:

• también puede ser menor que• La única forma de determinar la magnitud

de la normal es mediante un DCL.• La normal entre dos superficies nunca

“ jala ”, solo “ empuja ” al cuerpo analizado.

n Fg


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Entonces si la dirección coincide con la del movimientorectilíneo de un punto material de masas m las componentes y de la aceleración serán nulas y las componentes escalares de laecuación se hacen

En aquellos casos en que sea posible hacer coincidir una de lasdirecciones coordenadas con la del movimiento, tendremos en el caso

más general tres ecuaciones.

Segunda ley de Newton en los tres ejes


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Donde la aceleración y la fuerza resultante estándadas por


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la aceleración en coordinadas polares ,

la magnitud de la aceleración simplemente es el valor positivo de


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La tercera ley de Newton establece :

Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundoobjeto, el segundo ejerce una fuerza de igual magnitud, enla misma dirección, pero en sentido opuesto sobre elprimero.

Tercera Ley de Newton


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Una clave para la correctaaplicación de la tercera leyes que las fuerzas se ejercen

sobre diferentes objetos .Asegúrese de que no seutilicen como si actuaran enel mismo objeto.

Tercera Ley de Newton


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Cuando el cable o la cuerda tira deun objeto, se dice que esta bajotensión , y la fuerza que se ejerce sellama fuerza de tensión .

Resolución de problemas con las leyes de Newton :Diagramas de cuerpo libre – DCL


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Observación : Un objeto que semueve hacia la derecha sobre unamesa o el piso. En una escalamicroscópica las dos superficies encontacto son rugosas.

La fricción existe entre dos superficiessólidas, porque aun la superficieaparentemente más lisa resulta bastanterugosa a una escala microscópica.

Aplicaciones de las Leyes deNewton que involucran fricción

Cuando un objeto está en movimientoa lo largo de una superficie rugosa, lafuerza de fricción tiene una dirección quetrata de suprimir o reducir eldeslizamiento .


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• Para dos superficies dadas, los experimentos muestran que lafuerza de fricción es aproximadamente proporcional a la fuerza normal entre las dos superficies .

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El términoμ k

se llama coeficiente de fricción cinética

ysu valor depende de la naturaleza de las dos superficies.

Importante : μk es prácticamente independiente de larapidez del deslizamiento y del área de contacto.


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Coeficientes de fricción estática y cinéticaEl coeficiente de fricción depende de las DOS superficies en contacto:


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Fricción estática:Se refiere a una fuerza paralela a las dos superficies decontacto que puede surgir aún si las superficies no se estándeslizando. La forma de determinar su magnitud es mediantela descomposición de fuerzas.Caso Nº 1: Si el niño ejerce una fuerza horizontal, pero el escritorio no semueve, por lo tanto debe actuar otra fuerza sobre el escritorio que impida queel escritorio no se mueva (la fuerza neta sobre un objeto en reposo es cero).Ésta es la fuerza de fricción estática ejercida por el piso sobre el escritorio .

f s

ΣFx = 0

En equilibrio:

F - Fs = 0F = Fs

FN

F

W

f s


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Caso Nº 2: Si el niño empuja con una fuerza mayor aun sin mover elescritorio, la fuerza de fricción estática también se habrá

incrementado.

F

W

f s

F = f s (Ambas fuerzas aumentan)

FN


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Caso Nº 3: Si ahora el niño empuja suficientemente fuerte, finalmente elescritorio estará a punto de deslizarse (movimiento inminente) y actuaráentonces la fricción cinética. En este punto, el niño ha excedido la fuerzamáxima de fricción estática, que está dada por ,

donde μ s es el coeficiente de fricción estática .

F

W

FN

f s =f smax

NOTA : A diferencia de la fricción cinética, lafricción estática no tiene una fórmula, excepto eneste caso (superficies a punto de deslizarse) el cualsólo nos da la fuerza de fricción estática máxima .Es necesario hacer una descomposición de fuerzas.


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Como la fuerza de fricción estática va desde cero hastaeste valor máximo, escribimos

Quizás haya notado que a menudo es más fácil mantener un objeto

pesado en movimiento que empezar a moverlo. Esto es consistentecon el hecho de que μ k es por lo general menor que μ s.

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