LEYES DE NEWTON COMO MODELO CAUSA-EFECTO

LEYES DE NEWTON COMO MODELO CAUSA-EFECTO

Para conocer las causas del movimiento de los cuerpos, hay que considerar que los diferentes objetos no se encuentran aislados en el Universo, sino que interactúan con otros. Esta interacción se manifiesta a través de la magnitud física denominada fuerza.

He aquí ejemplos de interacciones:

• una piedra cae desde la cima de una montaña porque interactúa con la Tierra; [pic 3]
• unos alfileres son atraídos por un imán porque están cerca e interactúan con él;
• una bola de plastilina cambia de forma al chocar contra el piso;
• una lámpara se mantiene sostenida del techo por alambres y ganchos que impiden que se caiga;
• los resortes de un sillón se comprimen cuando una persona se sienta en él.

En todos los casos, se ejercen las fuerzas sobre los objetos. En general, debido a la fuerza que un objeto ejerce sobre otro, este puede cambiar su velocidad o deformarse. La fuerza es una magnitud vectorial. Las unidades para sistema internacional (SI):N (newton), sistema cgs: dina., sistema técnico español: kgf (kilogramo fuerza)

Para medir la intensidad de una fuerza  se utiliza el dinamómetro, que consiste en un resorte calibrado que se estira o se comprime bajo la acción de una fuerza.

LEYES DE NEWTON

LA INERCIA:

Consideremos un cuerpo para el cual la resultante sea cero y que esté en reposo: un libro apoyado en una mesa, una montaña o un vehículo detenido, ¿pueden moverse espontáneamente sin que ninguna otra fuerza actúe? La intuición nos dice que no. La física enuncia este hecho como un principio:

Un cuerpo en reposo permanece en reposo si ninguna fuerza resultante actúa sobre él.

A esta tendencia la llamamos inercia del reposo, y pertenece a todos los cuerpos con masa. ¿Qué ocurre cuando un cuerpo se está moviendo? Si lanzamos una bola de bowling, ¿puede detenerse bruscamente a la mitad de la pista? De nuevo, la respuesta es no: el movimiento tiende a conservarse.

Sin embargo, si viajamos en un móvil sobre una ruta horizontal y desconectamos la tracción (poniendo punto muerto), en algún momento el auto llegará a detenerse. Lo mismo ocurre con la bola de bowling. Si rodara por una pista  muy larga, iría perdiendo velocidad, hasta quedar quieta.

En los movimientos horizontales, la fricción contra el aire o el suelo es la fuerza que frena a los cuerpos. Sin rozamiento el movimiento debe conservarse: ésta es la inercia del movimiento.

La propiedad que tienen los cuerpos de conservar su estado tanto de reposo como de movimiento se denomina inercia.

        Enunciado del primer principio o primera ley de Newton:

[pic 4]

"Todo cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme si la resultante de las fuerzas ejercidas sobre él es cero”.

LA MASA:

La masa de un cuerpo es una propiedad de éste que sólo depende del material que lo constituye y de su tamaño.[pic 5]

La masa es la medida de la resistencia del cuerpo a cambiar su estado de reposo o de movimiento. Es decir en una medida de la inercia que posee el cuerpo de tal manera que cuanto mayor masa posea mayor es su inercia. La masa es una propiedad del cuerpo que no varía, cualquiera sea el lugar del espacio en que se considere.

Enunciado del segundo principio o segunda ley de Newton:

[pic 6]

"La aceleración que adquiere un cuerpo debido a la acción de una fuerza resultante es directamente proporcional a la intensidad de la fuerza ejercida y de igual dirección y sentido".

[pic 7][pic 8]

        La expresión matemática de la segunda ley es:

Donde FR es la fuerza resultante que actúa sobre el cuerpo, m es la masa del cuerpo y a es la aceleración que adquiere dicho cuerpo por la acción de la fuerza resultante.

INTERACCIONES

La fuerza es la manifestación de la interacción entre dos cuerpos. Esto significa que si un cuerpo A interactúa con otro cuerpo B, se ejerce una fuerza sobre A y otra sobre B.

Enunciado del tercer principio o tercera ley de Newton:

[pic 9]

"Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este último ejerce una fuerza  sobre el primero de igual intensidad y de sentido contrario".

[pic 10]

Cabe destacar que las fuerzas que constituyen pares de acción y reacción están aplicadas sobre cuerpos diferentes, por lo que no constituyen un sistema de fuerzas, es decir no pueden anularse.

Así, por ejemplo:

Si un cuerpo está apoyado sobre una mesa, aparece sobre el cuerpo una fuerza que provoca la mesa sobre él y lo sostiene. Este tipo de fuerzas que aparecen como una reacción sobre cuerpos apoyados se denomina fuerza normal y se la suele denominar N, su dirección es perpendicular a la superficie de apoyo y su sentido saliente de la misma.

Si empujamos un cuerpo para que se desplace sobre una superficie, ésta origina sobre el cuerpo una fuerza que se opone a dicho desplazamiento, esta fuerza se denomina fricción o rozamiento y se la suele designar con f.

Cuando un objeto cuelga mediante una cuerda inextensible, aparece una fuerza que evita la caída del mismo, a esta fuerza se la denomina tensión de la cuerda y se la designa con la letra T, tiene la dirección de cuerda y su sentido es hacia el punto de suspensión.

Cuando un cuerpo es deformado, un colchón, un arco, un resorte, una pelota, aparece una fuerza recuperadora elástica Fe que hace que el cuerpo recupere su forma una vez cesada la fuerza externa que provocó la deformación.

EL PESO:

La Tierra ejerce fuerzas de atracción sobre todos los cuerpos que están sobre su superficie o próximos a ella, por ejemplo, una casa, un, árbol, un avión., una manzana, un auto; en estos casos la fuerza de atracción se denomina peso.

El peso de un cuerpo es la fuerza de atracción gravitatoria que ejerce el planeta Tierra sobre dicho cuerpo al interactuar con él.

El peso de un cuerpo varía principalmente según la distancia que lo separe del centro de la Tierra, es decir, según su ubicación en la superficie terrestre (latitud y altitud donde se encuentra).

...