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DINÁMICA
es la rama de la física
que describe a relación
existente entre las fuerzas
que actúan sobre un
cuerpo y los efectos que
se producirán sobre el
movimiento de ese
cuerpo.
LEYES DE
NEWTON
INSTITUTO SUPERIOR TECNOLÓGICO
“ELOY ALFARO”
ING. LORENA AGUILAR
El problema de la Mecánica
Clásica
Fue resuelto por Isaac Newton, bajo
la óptica de la relatividad de
Galileo; cuando promulgó sus leyes
del movimiento y formuló la ley de
la gravitación universal.
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
FUERZA
Una fuerza es una interacción entre dos o
más cuerpos.
La fuerza no es una propiedad de los
cuerpos.
Las fuerzas son magnitudes vectoriales.
F
módulo
sentido
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
Efectos de las fuerzas
Las fuerzas producen en los cuerpos
sobre los que actúan cambios de forma o
cambios de velocidad.
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
El peso de un cuerpo
es la fuerza con que la
tierra lo atrae
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
Resultante de varias fuerzas
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
Descomposición de fuerzas
En ocasiones conviene descomponer una
fuerza en sus componentes rectángulares
que sumadas producen sobre un cuerpo el
mismo efecto que la fuerza original.
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
Según Aristóteles, un cuerpo sólo podría estar
en movimiento cuando hubiese una fuerza
que actuara continuamente sobre él.
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
GALILEO Y LA INERCIA La pelota no llega al mismo nivel. Por qué?
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
La fricción hace que las pelotas no lleguen
hasta el mismo nivel.
Galileo concluyó que cuando se elimina la
fuerza de fricción que hace perder impulso,
los objetos en movimiento siguen en
movimiento sin necesidad de fuerza.
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
Galileo concluyó que un cuerpo puede estar
en movimiento aunque no actue ninguna
furze sobre él.
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
PRIMERA LEY DE NEWTON
LEY DE LA INERCIA
En ausencia de la acción de fuerzas, un
cuerpo en reposo continuará en reposo,
y un cuerpo en movimiento continuará
en movimiento rectilineo y con una
velocidad constante.
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
Ejemplo 1 Imagínese un automóvil desplazandose en una carretera horizontal con movimiento rectilíneo uniforme. El motor proporciona al auto una fuerza de propulsión de F = 1500 N
A) ?Cuál es el valor de la resultante de las fuerzas que actúan sobre el automóvil?
Razonamiento:
Como el movimiento es rectilíneo uniforme, el auto está en equilibrio, y por tanto, la resultante de las fuerzas que actúan en él debe ser nula.
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
B) ?Cúal es el valor total de las fuerzas de
retardación que tienden a actuar en sentido
contrario al movimiento del auto?
Las fuerzas que tienden a ejercerse en sentido
opuesto al movimiento del auto, es decir, las de la
resistencia del aire, las que existen entre las piezas
mecánicas del auto, etc…, estan representadas por
el vector f.
Como la resultante de las fuerzas que actúan sobre el
automóvil es nula, f deberá tener la misma magnitud,
la misma dirección y sentido contrario a F.
Por tanto, debemos tener que f = 1500 N
Razonamiento:
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
Una esfera de acero, cuyo peso es P=50 kgf está suspendida
de una cuerda atada a un poste. Una persona, al ejercer sobre
la esfera una fuerza F horizontal la desplaza lateralmente,
manteniéndola en equilibrio en la posición que se muestra en la
figura.
En esta figura, el vector T representa la tensión de la cuerda, o sea la fuerza que ejerce sobre la esfera en esa posición.
Calcular el valor de la tensión T en la cuerda.
Ejemplo 2
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
En la figura está trazada las fuerzas que
actúan en la esfera, y dos ejes ox oy.
Sustituimos la tensión T por sus componentes
Tcosθ (T en x) y Tsenθ (T en y).
Como la esfera está en equilibrio, sabemos
que εFx = 0 y εFy = 0
tenemos:
Razonamiento:
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LEYES DE NEWTON
Resolución del problema:
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
TERCERA LEY DE NEWTON
LEY DE LA ACCIÓN Y REACCIÓN Cuando un cuerpo A ejerce una fuerza sobre
un cuerpo B, éste reacciona sobre A con una
fuerza de la misma magnitud, misma
dirección y de sentido contrario.
Si una persona empuja una mesa, ésta empujará a la
persona con una fuerza igual y contraria.
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
Si un imán atrae un clavo, éste atraerá al imán con una fuerza igual y contraria.
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
El movimiento de un cohete, es producido por la fuerza
de reacción que los gases expulsados ejercen sobre él.
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LEYES DE NEWTON
Si un objeto comprime una
mesa, esta reacciona sobre
el objeto con una fuerza
igual y contraria.
Si aumenta la compresión del
objeto sobre la mesa, la
reacción de ésta sobre el
objeto tambien aumentará.
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
Al girar la hélice del bote empuja el agua hacia atrás.
El agua reacciona y empuja la hélice hacia adelante, haciendo queue la lancha se mueva.
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
Cuando un objeto esta apoyado en un plano inclinado la compresión sobre el plano es
menor que el peso del objeto
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
Cuando un objeto esta apoyado en un plano inclinado la compresión sobre el plano es
menor que el peso del objeto
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LEYES DE NEWTON
La tierra atrae a una persona hacia abajo
(peso de la persona), pero la persona, por
reacción también atrae a la Tierra hacia
arriba con ulna fuerza igual y contraria.
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
Ejercicios:
Un niño patea una piedra, ejerciendo así
sobre ella una fuerza de 5 kgf.
A) ?Cuánto vale la reacción de esta
fuerza?
B) ?Cuál cuerpo ejerce esta reacción?
C) ?Dónde se aplica tal reacción?
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
Fuerza de fricción o rozamiento
Es la fuerza que se opone al movimiento.
Fuerza estática:
Es variable y siempre equilibra las fuerzas
queue tienden a poner en movimiento al
cuerpo
La fuerza de fricción estática aumenta hasta un
valor máximo. Este valor máximo esta dado por:
fe = μe* N
Dónde μe es el coeficiente de fricción estática
entre las superficies.
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
La fuerza de fricción sigue
actuando sobre un cuerpo pese a
que este en movimiento
Esta fuerza esta dada por: fc = μc* N
Dónde μc es el coeficiente de
fricción cinética entre las superficies.
Fuerza cinética:
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
Ejercicio:
Un bloque pesa 20 kgf. Los coeficientes de fricción entre él y la superficie valen:
a) Ejerciendo sobre el bloque una fuerza F de 5 kgf, comprobamos queue permanece parado. ? Cuál es el valor de la fuerza de fricción estática, fe1 que actúa en el bloque?
μe = 0,40 y μc = 0,20.
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
Solución:
Como el cuerpo permanece en reposo,
concluímos que fe anuló la fuerza F y por lo
tanto fe = 5 kgf.
B) ?Cuál debe ser el mínimo valor de F para
que el bloque se ponga en movimiento?
La máxima furze de fricción estática vale
fe = μe* N
fe= 0,40* 20 = 8 kgf
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
Para queue inicie el movimiento hay que vencer la fuerza fem. Por tanto, debemos aplicar una fuerza F con magnitud un poco mayor que 8 kgf.
Una vez que se inicie el movimiento, ?cuál debe ser el valor de F para mantener al cuerpo en movimiento uniforme?
Durante el desplazamiento hay una fuerza de fricción cinética que vale
Por lo tanto para que el movimiento sea rectilineo y uniforme la fuerza F debe ser igual y contraria a fc (por la primera ley de Newton), entonces la fuerza debe ser igual a 4 kgf
fc = μc* N fc = 0,20* 20 kgf = 4 kgf
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
GRACIAS
ING. LORENA AGUILAR
LEYES DE NEWTON
