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LEYES DE NEWTON PARA
LA MECÁNICA
APLICACIÓN DE LAS LEYES DE NEWTON EN EL
MOVIMIENTO CIRCULAR
Armando Nevares González
Ingeniero en Física Nuclear
ÍNDICE
Leyes de la mecánica newtoniana.
Movimiento circular.
Curvas viales horizontales.
Curvas viales peraltadas.
Caso particular en curvas horizontales.
Densidad.
Casos particulares de la densidad y su uso industrial.
Cálculo de la masa terrestre mediante la densidad.
PRIMERA LEY: LEY DE LA INERCIA
Todo cuerpo tiende a mantener su estado inicial
en el evento, si está detenido se opondrá al
movimiento, y si se mueve de forma rectilínea
uniforme, se opondrá a la aceleración o
desaceleración.
Dicha ley está relacionada directamente con la
masa del objeto.
SEGUNDA LEY
La sumatoria de todas las fuerzas externas
ejercidas sobre un objeto son cero si el objeto
está detenido, o igual a su masa por la
aceleración que adquiere si se está moviendo.
En el Sistema Internacional de Unidades, la
unidad de medida de fuerza es el NEWTON y
equivale al producto de kilogramo por metro, y
esto dividido por la unidad de tiempo al
cuadrado; es decir, segundo al cuadrado.
TERCERA LEY: LEY DE LA ACCIÓN
Y REACCIÓN
Relaciona la interacción que existe entre dos cuerpos en cuanto a fuerzas externas se refiere; es decir, si un cuerpo “A” ejerce sobre otro “B”
una fuerza externa, “B” reacciona con una fuerza igual y de sentido contrario
Por tanto, la fuerza de “A” sobre “B” es igual a menos la fuerza de “B” sobre “A”
MOVIMIENTO CIRCULAR
Es un movimiento en 2 dimensiones, en el
que la fuerza que se produce debido a la
rotacional de un objeto, va hacia el centro de
la circunferencia lo que hace el movimiento y
se denomina fuerza centrípeta y también
hacia el centro de la circunferencia va la
aceleración y se le denomina aceleración
centrípeta.
APLICACIÓN DE LAS LEYES DE
NEWTON AL MOVIMIENTO
CIRCULAR
La Fuerza Centrípeta es la fuerza que mantiene al cuerpo rotando e impide que pierda su trayectoria.
Existe otro término que sería bueno recordar y es la velocidad tangencial, esta es la velocidad que es tangente a la trayectoria y es la causante de que el objeto pueda perder su trayectoria circular.
APLICACIONES
Tenemos en la vida diaria dos tipos de curvas en carretera:
• CURVAS HORIZONTALES: La Fuerza Centrípeta existente es solamente la Fuerza de Fricción Estática entre el pavimento y el caucho de la rueda.
• CURVAS PERALTADAS: Se realiza creando un cierto ángulo de la curca respecto a la horizontal, y la Fuerza Centrípeta que se origina sería la componente de la normal en el Eje “X” del sistema.
CASO ESPECIAL
Cuando un conductor de un motor o bicicleta
toma una curva, el conductor tiende a inclinarse
para poder tomar la curva con mayor velocidad.
DENSIDAD
CÓMO EMPLEAR LA DENSIDAD PARA EL
CÁLCULO DE LA MASA DE LA TIERRA
DEFINICIÓN
Es la propiedad de la materia definida por su masa y el volumen que ésta ocupa.
Podríamos decir que es la cantidad máxima de masa que se puede ubicar en un volumen determinado, pero independientemente del volumen tomado, la densidad de un elemento siempre es el mismo.
Solo varía la densidad, preferentemente con la temperatura.
UNIDAD DE MEDIDA DE DENSIDAD
La masa en kilogramo y el volumen en metros
cúbicos
Densidad = masa/volumen
Densidad = KG/𝑀3
CURIOSIDAD:
A medida que van perdiendo temperatura, todos
los fluidos van aumentando su densidad ya que
con la pérdida de temperatura sus moléculas
vibran menos y esto hace que ocupen más masa
en un mismo volumen.
El agua tiene un carácter atípico, pues conforme
pierde temperatura aumenta su densidad hasta
llegar a 4° Celsius. A partir de allí sigue perdiendo
temperatura y comienza a disminuir su densidad.
CURIOSIDAD:
Gracias a esta característica atípica del agua fue posible el origen de la vida en la tierra, ya que se originó en mares y lagos y por tal razón se congela la superficie y no el fondo del lago, en el fondo sigue existiendo líquido.
Esta propiedad del agua nos dice que la mayor densidad del agua es a 4° Celsius. Es a esta temperatura en la que el agua tiene la mayor cantidad de masa en el menor volumen, es por esto que los líquidos que son gaseados como refrescos y licores se envasan a esta temperatura.
CÁLCULO DE L A MASA DE LA TIERRA:
Se toma una muestra de tierra y se llena un
volumen determinado, luego se le mide la
masa a la tierra que ocupó este volumen y ya
tenemos la densidad de la tierra.
Densidad de la tierra 5.52x 103 KG/𝑀3Para el
cálculo del diámetro terrestre, los antiguos se
basaron en cálculos pitagóricos y obtuvieron
que era de 12742 kilómetros.
Por lo que el radio es de 6371 kilómetros.
Si tomamos la tierra como una esfera, el cálculo de su volumen sería el volumen de una esfera: 4/3. π.radio 3
Por tanto tenemos radio terrestre de 6371x10 3 m.
4/3. π.(6371000) 3
Volumen de la tierra: 1.08x10 21
• Densidad=masa/volumen.
• Masa= densidad. volumen.
• Masa de la tierra=densidad de la tierra.
volumen de la tierra.
• Masa de la tierra= 5.2x103 x1.08x1021
• 5.61x1024 kg.
BIBLIOGRAFÍA
Young H, Freedman_R (2009, decimosegunda Edición).
Sears. Zemansky. México. Pearson Educación.
CONTACTO
Profesor Armando Nevares González
Ingeniero en Física Nuclear
Universidad Latina de Costa Rica
Teléfono: (506) 2277-8269
Correo: [email protected]