Fuerza y movimiento. tercera ley de newton

LA TERCERA LEY DE MOVIMIENTO DE NEWTON

COMPILADO POR: Dra. ZULLY CARVACHE FRANCO, MSc.

Tercera ley de Newton (principio de acción y reacción)

Las fuerzas ocurren siempre en pares, no puede existir una fuerza aislada individual.

• La acción y reacción aparecen como resultado de la interacción entre dos cuerpos.

Tercera ley del movimiento de Newton: si el cuerpo A ejerce una fuerza sobre el cuerpo B (una “acción”), entonces, B ejerce una fuerza sobre A (una “reacción”). Estas dos fuerzas tienen la misma magnitud pero dirección opuesta, y actúan sobre diferentes cuerpos.

mgN

¿La fuerza normal y el peso constituyen un par acción-reacción?

La fuerza normal ( N ) es la fuerza de soporte ejercida sobre un objeto, el cual está en contacto con otro objeto estable.

yFmgN

yFmgN

EJEMPLO: Que sucede con las fuerzas de acción y

reacción entre la pelota y el jugador.

?La pelota se moverá?

ACTIVIDAD 1

Una manzana esta en equilibrio sobre una mesa. ?Que fuerzas actúan sobre ella? ?Cual es la fuerza de reacción para cada una de ellas?. ?Cuales son los pares acción - reacción?

Fuerza de Rozamiento (Fricción)

• Se representa por fr.

• Es una fuerza que actúa en dirección opuesta al movimiento.

• Se da lugar entre la superficie del móvil y la superficie sobre la que éste se mueve.

• La fricción es la resistencia al movimiento que se da entre dos superficies en contacto.

Naturaleza de la fuerza de fricción

Es independiente del área de las superficies en contacto.

Es independiente de la velocidad del movimiento.

Depende de la naturaleza de las superficies en contacto y del estado de pulimento de las mismas.

Es proporcional a la fuerza normal.

En la mayoría de los casos la presencia de la fricción es indeseada y tratamos de reducirla.

Pero en algunas situaciones reales, nos interesa aumentar la fricción.

Aún las superficies que se consideran pulidas son extremadamente rugosas a escala microscópica.

Fuerzas de FricciónLa fricción entre sólidos se clasifican en: estática,

deslizante (cinética)y rodante. Fricción estática : La fuerza de fricción es suficiente

para impedir el movimiento relativo entre las superficies.

Fricción deslizante o cinética: Hay movimiento relativo en la interfaz de las superficies en contacto.

Fricción de rodamiento: Cuando una superficie gira conforme se mueve sobre otra superficie pero no se desliza ni resbala en el área de contacto.

Fuerza de fricción estática

Esta fuerza es variable.

Es la fuerza de fricción entre dos objetos que no están en movimiento relativo quiere decir (a = 0).

Ejemplo de fuerza de fricción estática

Fuerza de fricción estática máximaLa máxima fuerza de fricción estática fsmax , corresponde al instante en

que el bloque está a punto de deslizar.

Los experimentos demuestran que:

fsmáx = sN

donde s se denomina coeficiente de fricción estático.

Fuerza de fricción cinética

fk = mkN

donde mk se denomina coeficiente de fricción cinético.

Cuando existe movimiento relativo entre las superficies, aparece una fuerza de fricción constante denominada fuerza de fricción cinética.

Ejemplo de fuerza de fricción cinética

Estados de la Fuerza de Fricción

De acuerdo al grafico:

Nfss

Nfss

max

ntodeslizamie

scondicioneNf

kk

La fricción estática se expresa como:

La fricción cinética se expresa como:

fsfksk max

estáticas

scondicione

fsf Fk max

Por lo tanto:

Ejemplo 1

Suponga que usted intenta mover la caja atando una cuerda a ella y tira de la cuerda hacia arriba con un ángulo de 30° sobre la horizontal. ¿Qué fuerza debe aplicar al tirar para mantener la caja en movimiento con velocidad constante? ¿Esto es más fácil o difícil que tirar horizontalmente? Suponga que w=500 N y ᵤk=0.40.

Ejemplo 2

Realizar un diagrama de cuerpo libre para

el bloque A y B

A

N

W

fr

a=11 m/s2

maFx

mfs

mafs

11 0

0

WN

Fy

mgN

WN

resbalaA bloque el entonces max

)8.9)(1(max

max

fsfs

mfs

Nfs s

Actividad 2

Un estudiante de Física Conceptual ata una cuerda a una caja que se encuentra sobre un piso horizontal. Si el coeficiente de fricción estático entre la caja de 40Kg y el piso es de 0.650 y el coeficiente cinético es de 0.5, Calcular:

a) ¿Que fuerza horizontal mínima debe aplicar el estudiante para poner en movimiento la caja?

b) Si el estudiante mantiene esa fuerza aplicada cuando la caja comienza a moverse, ¿que magnitud y dirección tendrá la aceleración de la caja?Rep. a) 255N y b) 1.5

m/s2(derecha)

B

fr

W

a=11 m/s2

N

maFx

mfs

Nfs

maN

s

11max

max

resbala no B bloque el entonces maxfsfs

mfs

mgfs

Wfs

oWfs

Fy

8.9

0

Plano inclinado

Diagrama de cuerpo libre

y

x

P

x

y

Py

Px

a

a

P

NT

FR T

P

PLANO INCLINADO

a

Ejemplo 1

Para cada una de las alternativas verifique si son verdaderas o falsas

wx

wy

w

fk

N

Vo=10m

/s

m

o35

N

wfk

V=0

mafmg

maFx

k

sin

cos

0

0

mgN

wN

Fy

y

sinmgwx cosmgwy

Calculamos la aceleración y la altura

kk

kk

mgf

Nf

cos

1.4

)35cos2.035(sin10

)cos(sin

cossin

a

a

ga

mamgmg

oo

k

k

mafmg k sinmd

aV

d

adVV

o

o

12

)1.4(210

2

222

22

mH

dH

9.6

35sin 0

Wx no es igual a la fricción, es mayor por lo cual no esta en equilibrio. Por lo tanto resbala

Vo=10m/s

fs

w

N

o35

Nmg

fWx

fWx

Fx

s

s

s

sin

0

0

cos

0

mgN

WyN

Fy

s

oo

fWx

8.324.57

35cos)10)(10(4.035sin)10(10

Si no resbala se quedara en equilibrio

0 F

wx

wyw

fs

N

cosmgwy sinmgwx

Una bloque A de peso 100N está unido a un peso W, como se muestra en la figura. 

a) Si no hay rozamiento y el bloque sube con velocidad constante, el peso W es?

a) 50 N

b) 60 N

c) 70 N

d) 80 N.

Actividad 1

b) Si existe un coeficiente de rozamiento de 0.3 y el bloque sube con velocidad constante, el peso W es?

a) 36 N

b) 84 N

c) 100 N

d)104 N

e)124 N

Actividad 2

m1

m2

F

Datos

NF

kgm

kgmk

s

111

9

5.4

1.0

2.0

2

1

Calcule la aceleración de los bloques cuando se tira a uno de ellos con una fuerza F.