LEYES DE NEWTON

LEYES DE NEWTON

Las leyes de Newton o principios de Newton desde su aparición han jugado un papel muy importante en lo que se refiere a la Física y por ende a las Ingenierías (sobre todo a la Civil). El nombre de las mismas da lugar a que su creado o quien las descubrió tenía como nombre Isaac Newton (físico, teólogo, alquimista, matemático inglés, entre otras cosas). Estos principios enfocan sus estudios en los cuerpos más que todo en movimientos aunque también en reposo.

Estos principios se dividen en 3:

1era Ley: “Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él”

Esta ley nos dice que un cuerpo tanto en movimiento como en reposo nunca cambiara su estado original si no es por la aplicación de alguna fuerza externa. Ejemplo: Cuando un balón de futbol está paralizado en lugar determinado y es pateado por una persona.

En esta ley Newton toma en cuenta la fricción como fuerza que puede detener un cuerpo, algo que no se había tomado en cuenta antes. Por lo tanto fue una idea innovadora.

2da Ley: “El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime”.

Esta ley demuestra que cuando un cuerpo se encuentra en movimiento y sobre él es aplicada una fuerza, esta puede cambiar tanto la velocidad como la dirección del mismo. Ejemplo: Cuando un carro viene normalmente por su trayectoria y es impactado por otro causando que este cambie su velocidad y altere su dirección.

3era Ley: “Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: quiere decir que las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto”…

Esta ley explica que cuando a un cuerpo se le aplica una Fuerza (empuje) el cuerpo reaccionara con una fuerza de igual intensidad pero en su contra. A diferencia de las otras dos anteriores es única e inédita ya que a diferencia de esta las anteriores ya habían sido propuestas aunque de otra forma. Existen varios ejemplos básicos de la vida diaria donde se puede demostrar fácilmente esta ley: Cuando aplicamos una fuerza de empuje contra una pared, ella se mantiene en su posición original resistiendo con una fuerza igual pero en contra de la aplicada. Cuando una persona se sienta en una silla. Cuando colocamos un objeto sobre una mesa, Etc. Esta ley ocurre diariamente en la rutina de la vida, así como pueden ocurrir las dos anteriores.

APLICACIONES

Aplicación 1._ Un ingeniero desea diseñar una rampa de salida curva para un camino de peaje de manera tal que un auto no tenga que depender de la fricción para librar la curva sin patinar. Suponga que un auto ordinario recorre la curva con una velocidad de 13,4 m/seg y el radio de la curva es 50 metros. ¿Con que ángulo debe peraltarse la curva?

∑ FX = m aC pero: NX = N sen u

NX = m aC

N sen u = m aC

Ecuación 1

∑ FY = 0

NY – m g = 0 Pero: NY = N cos u

NY = m g

N cos u = m g Ecuación 2

Al dividir 1 entre 2, se cancela N (normal) y la masa m

Tan θ= 0,36644

θ = arc tan (0,36644)

θ = 20,120

Aplicación 2._ En un día húmedo el auto descrito en este ejemplo empieza a deslizarse en la curva cuando la velocidad alcanza 8 m/seg. ¿Cuál es el coeficiente de fricción estático?

∑ FY = 0

N – m g = 0

N = m g

FR = μ N = μ m g

FR = μ m g

μ = 0,186

MOVIMIENTO RECTILÍNEO:

El movimiento rectilíneo uniforme se caracteriza porque su trayectoria es una línea recta y el módulo, la dirección y el sentido de la velocidad permanecen constantes en el tiempo. En consecuencia, no existe aceleración, ya que la aceleración tangencial es nula, puesto que el módulo de la velocidad es constante, y la aceleración normal es nula porque la dirección de la velocidad es constante.

De acuerdo a la 1ª Ley de Newton toda partícula permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme cuando no hay una fuerza neta que actúe sobre el cuerpo.

Entonces el movimiento rectilíneo uniforme es aquel que lleva a cabo un móvil en línea recta y se dice que es uniforme cuando recorre distancias iguales en tiempos iguales.

El MRU se caracteriza por:

a) Movimiento que se realiza en una sola dirección en el eje horizontal.

b) Velocidad constante; implica magnitud y dirección inalterables.

c) La magnitud de la velocidad recibe el nombre de rapidez.

Este movimiento no presenta aceleración (aceleración=0).

Si dos móviles demoran el mismo tiempo en recorrer distancias distintas, tiene mayor rapidez aquel que recorre la mayor de ellas.

Si dos móviles recorren la misma distancia en tiempos distintos, tiene mayor rapidez aquel que lo hace en menor tiempo.

A continuación se presenta la relación Matemática del (MRU):

La ecuación de movimiento rectilíneo uniforme (MRU) es:

d= distancia o desplazamiento (m); v= velocidad (m/s); t= tiempo (s)

Fórmula:

Usamos v para representar la rapidez, la cual es igual a la distancia (d) recorrida entre el tiempo (t) empleado para hacerlo.

v = d / t

La distancia recorrida por un móvil se obtiene de multiplicar su rapidez por el tiempo empleado.

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