Leyes De Newton

Capítulo 3 LEYES DE NEWTON

¿QUÉ ES LA DINAMICA?

Tal vez hayas visto en la televisión un partido de hockey, si te das cuenta cada vez que el disco se deslaza existen diversas causas que generara su movimiento: el golpe del jugador, un choque contra la pared, el impulso del palo, entre otras…, precisamente esto es la dinámica.

La dinámica es una rama de la física que estudia el movimiento en función de las causas que lo producen, es decir en función de las fuerzas.

Isaac Newton formuló y desarrolló una potente teoría acerca del movimiento, según la cual las fuerzas que actúan sobre un cuerpo producen un cambio en el movimiento de dicho cuerpo.

Newton basó su teoría en unos principios que conocemos como Las Tres Leyes de Newton del Movimiento y mostró como su aplicación coherente, asociada a leyes de fuerzas como su propia ley de gravitación universal, daba cuenta satisfactoria de muchos movimientos importantes tanto de cuerpos celestes como planetas, cometas y satélites, como de objetos de toda suerte en la Tierra. La teoría newtoniana del movimiento es, sin duda, uno de los más notables logros del pensamiento humano. Interesa a físicos, ingenieros que cotidianamente la aplican.

La teoría newtoniana ha sido presentada en términos matemáticos que han evolucionado con los tiempos y su aplicación se ha extendido a una gran variedad de movimientos. Algunos de sus conceptos, como el espacio, el tiempo, la inercia, la fuerza, plantean interrogantes profundos y complejos acerca de la naturaleza del mundo físico. El estudio de la teoría newtoniana del movimiento se conoce como Mecánica Newtoniana o Mecánica Clásica, aunque este último nombre suele denotar formulaciones matemáticas alternas, muy elaboradas.

¿CUÁLES SON LAS LEYES DE NEWTON?

Primera Ley De Newton: “Ley de Inercia: Todo cuerpo permanece en su estado de reposo, o de movimiento uniforme en línea recta, excepto si sobre él actúa una fuerzas neta no nula”.

De modo muy similar enunció Newton su primera Ley; en otros términos, podríamos decir: “un cuerpo sobre el cual no actúan fuerzas se mueve con velocidad constante, no actúan fuerzas”, quiere decir que la fuerza neta o resultante es nula y así sobre el cuerpo pueden actuar varias fuerzas pero su suma vectorial es (cero). Si el vector velocidad es constante, es constante tanto su magnitud como su dirección, entonces el movimiento es rectilíneo uniforme. El reposo es solo una caso particular con v=0, al hablar de una única velocidad, se está hablando de un cuerpo puntual es decir de una partícula.

Segunda Ley De Newton: Si estamos en un marco inercial de referencia y sobre un cuerpo puntual o partícula no actúa fuerza neta, el cuerpo se moverá con velocidad constante. Tal es, pues la ley de inercia. Entonces, si sobre el cuerpo actúan fuerzas su velocidad cambiará, luego, habrá una aceleración. La segunda ley de Newton del movimiento establece la relación entre la fuerza resultante que actúa sobre el cuerpo y su aceleración, introduciendo el concepto de masa inercial del cuerpo.

Enunciemos la ley de una manera que, si bien no es la original del propio Newton es equivalente a ella. Si escribimos ∑▒F, como la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo y m como la masa inercial, que llamaremos simplemente masa, la segunda ley se escribe: ∑▒F=m∙a respecto a un marco inercial de referencia.

Los cuerpos materiales tienen la propiedad que, para modificarles su velocidad, es necesario ejercer una fuerza sobre ellos. Esa propiedad es la que se conoce como la inercia de los cuerpos. Ahora, para producir el mismo cambio en velocidad, es decir la misma aceleración, en dos cuerpos diferentes, las fuerzas que hay que ejercer sobre ellos son diferentes, debido a que tiene masas inerciales diferentes. Imaginemos la siguiente situación: dos bloques de igual tamaño vienen deslizándose por una superficie lisa con la misma velocidad, uno de madera y el otro de acero. Las fuerzas necesarias para detener en el mismo tiempo los bloques son muy diferentes, pues el bloque de acero tiene una masa mucho mayor que el de madera. La relación cuantitativa precisa la proporción a la segunda ley.

En síntesis la segunda ley dice:

El Newton es la unidad fuerza en el Sistema Internacional de Medida:

F=m∙a

[F]=[Kg∙m/s^2 ]

N=Kg∙ m/s^2

Tercera Ley De Newton: “Ley de Acción y Reacción” Como dijimos, las fuerzas que figuran en la segunda ley provienen de interacciones entre cuerpos. Este hecho fundamental se hace explícito en la Tercera Ley De Newton, podemos enunciarla diciendo: “si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este último ejerce sobre el primero una fuerza de igual magnitud y dirección contrario”.

Las fuerzas de interacción existen siempre en parejas. Son fuerzas entre dos cuerpos, una fuerza sobre uno de ellos y otra, de igual magnitud y dirección contraria, sobre el otro. A veces se dice: a toda acción corresponde una reacción igual en magnitud y de sentido contrario. Cual sea la acción y cual la reacción, es indiferente. Lo esencial es la pareja. Pero hay que tener completamente claro que esas dos fuerzas de la pareja acción-reacción actúan siempre sobre dos cuerpos diferentes. Jamás aparecerán juntas en el diagrama de fuerzas de un cuerpo.

¿CUÁLES SON LAS FUERZAS MECÁNICAS NOTABLES EN LA DINÁMICA?

Estas fuerzas determinan las condiciones de movimiento que presentara el sistema, son externas a los cuerpos.

Las fuerzas mecánicas más importantes son:

El peso

La fuerza normal

La tensión

La fuerza de fricción

Peso (W): Llamamos así a la fuerza con que la Tierra atrae a todo cuerpo que se encuentre en su cercanía. Es directamente proporcional a la masa de los cuerpos y a la gravedad local. Se representa por un vector vertical hacia abajo que indica en todo instante al centro de la Tierra.

La fuerza del peso se puede expresar como el producto entre la masa de un cuerpo y la gravedad:

w=m∙g

...