Apuntes de las Leyes de newton

Aplicaciones de la Segunda Ley de Newton

Applications of Newton's Second Law

Resumen

Cuando Newton postuló sus tres leyes de la física, en el siglo XVII, se han considerado como unas de las más importantes para el estudio de varios fenómenos ocurridos en el mundo real, realizados por varias ciencias como lo son la Fisica, Ingenieria, Medicina, Geologia, etc.

Pero en este trabajo, estudiaremos la segunda ley de Newton, que tiene como nombre FUERZA.

Inicialmente se había dicho que la la fuerza ejercida sobre un cuerpo, era proporcional a la velocidad; pero luego de varios estudios se determino que la fuerza no es proporcional a la velocidad, sino a la aceleración.

La fuerza ejercida por un cuerpo, varia en número depende de la situación. En este caso, las fuerzas que buscaremos serán: Fuerza de Rozamiento, Fuerza Normal, Fuerza ejercida por el peso, Fuerza de Traccion ejercida por un colgante, Fuerza de Tension.

Estas fuerzas las estudiaremos por medio de un modulo de mecánica de longitud (l), un bloque de madera de masa m1, una cuerda que no permite que se modifique, una polea donde se desliza la cuerda y un colgante que tiene determinado peso, el cual permitirá que el bloque de madera se mueva.

Palabras claves: Segunda Ley de Newton, Fuerza de Rozamiento, Fuerza de Traccion, Aceleracion, Fuerza Normal.

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1. Introducción

Cuando Newton pudo ordenar y clasificar las leyes que primeramente Galileo planteo, salieron las tres leyes de Newton que fueron: Ley de la Inercia, Ley de la Fuerza y Ley de Accion – Reaccion.

En este trabajo hablaremos de la segunda ley de Newton; FUERZA.

Newton dijo: “El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza neta y se efectúa en la dirección en la se imprime dicha fuerza”.

En nuestro caso la fuerza es ejercida por un contrapeso que cuelga de una cuerda que va sujeta al cubo de madera, lo cual permitirá que el bloque se mueva en la dirección de la fuerza ejercida por el contrapeso.

Aquí es donde miramos que entre mas peso tenga el contrapeso, hara que el bloque se mueva más rápido.

Con esto, podemos demostrar lo que decía Newton: “La fuerza es directamente proporcional a la aceleracion” y “El cambio ocurre en la dirección de la fuerza”.

Ahora, como la fuerza ejercida en un cuerpo es directamente proporcional a la aceleración y esta a la vez, depende de la masa del cuerpo; Newton formuló la siguiente ecuación:

∑F = m ∙ a

Esto es valido siempre y cuando el objeto se mueva.

Ej. Suponemos que hay un bloque de madera que esta sujeto mediante una cuerda a un gancho que tiene determinado peso, el cual, permitirá que el bloque se mueva cuando el gancho se deje caer.

Si hacemos las sumatorias de las fuerzas en Y; las fuerzas serán:

∑Fy = N – w = 0

∑Fy = N – mg = 0

N: Fuerza Normal

W: Fuerza que ejerce el cuerpo, donde w = m ∙ g

Estos datos se sacan por medio del diagrama de cuerpo libre.

En este caso la sumatoria de fuerzas ejercidas en el eje y, son igual a cero porque, el objeto que se esta estudianto, no se mueve en el eje y.

En cambio, si hacemos el diagrama de cuerpo libre en el eje x, sacando la sumatorias de las fuerzas en este mismo eje, sale:

∑Fx = T – Fr = m ∙ a

Fr: Fuerza de Friccion

T: Tension ejercida por la cuerda

En este caso, la sumatoria de fuerzas en el eje x, es igual a (m ∙ a); ya que el objeto se esta moviendo en el eje de las x.

Las formulas que se usan para el estudio de este movimiento son:

F = m ∙ a

Si nosotros necesitamos saber el valor de la aceleracion de un sistema, podemos sacar este valor con esta formula:

a = F / m

Y si nosotros queremos saber el valor de la masa del cuerpo que hace parte del sistema, lo podemos sacar despejando m de la formula inicial.

En las sumatorias de fuerzas, varia el numero de fuerzas que ejercen en el cuerpo en cada situación.

Por esto solo nombraremos las fuerzas generales que actúan sobre un cuerpo en las leyes de Newton:

Fr: Fuerza de Friccion.

Esta fuerza de friccion equivale a la Normal por el coeficiente de rozamiento (N ∙ M).

N: Fuerza Normal.

W: Fuerza ejercida por el peso la cual equivale a masa por gravedad (m ∙ g).

T: Fuerza de Tension ejercida por una cuerda.

A continuación, mostraremos un diagrama de cuerpo libre con las firzas anteriormente mencionadas.

Figura 1. Diagrama de Cuerpo Libre.

2. OBJETIVOS:

2.1 OBJETIVO GENERAL

Aplicar de forma práctica y/o experimental la Segunda Ley de Newton.

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Conocer las fuerzas generales que actúan en un cuerpo en movimiento lineal.

Conocer la relación existente entre la fuerza ejercida en un cuerpo y el peso del mismo.

Conocer la relación existente entre la fuerza y la aceleración.

MATERIALES UTILIZADOS:

En este experimento, utilizamos un

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