Leyes de Newton

Primera ley de Newton

También es llamada Ley de la Inercia debido a la relación que guarda con el concepto de masa, el cual es una medida precisamente de la inercia de un cuerpo. Todo cuerpo posee masa, por lo tanto, inercia.

Primera ley de Newton: Todo cuerpo permanecerá en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme, mientras no exista una fuerza externa capaz de modificar dicho estado.

La tendencia de un cuerpo es resistirse a un cambio en su estado, ya sea de reposo o de movimiento.

Al sumar Las fuerzas que actúan sobre un mismo cuerpo, si la resultante tiene su valor x, el cuerpo tendrá como resultado un movimiento y si la resultante vale 0 el cuerpo estará en reposo.

Hay que considerar que la inercia es una propiedad de la materia definida como la oposición de la misma a cambiar su estado de reposo o de movimiento.

Un sistema de referencia inercial es un cuerpo que se encuentra en reposo o moviéndose en línea recta a velocidad constante con respecto a otro cuerpo que se encuentre ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme.

La primera ley de Newton se refiere a los objetos que tienen una fuerza resultante nula (cero) que actúa sobre ellos. La fuerza resultante (neta) que actúa sobre un libro colocado encima de una mesa, es cero; la atracción de la gravedad sobre él está equilibrada por el empuje hacia arriba.

Segunda ley de Newton

Toda fuerza resultante aplicada a un cuerpo le produce una aceleración en la misma dirección en que actúa. La magnitud de dicha aceleración es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza aplicada e inversamente proporcional a la masa del cuerpo. Y se expresa F=ma, donde F es la fuerza, m es la masa y a la aceleración.

El peso de un cuerpo representa la fuerza con que la tierra atrae a la masa de dicho cuerpo y por lo tanto es una magnitud vectorial, se expresa w=mg, donde w es el peso, m es la masa y g es la gravedad.

La unidad de la fuerza es el Newton que equivale a

Cuando aplicamos una fuerza a un cuerpo le proporcionamos movimiento pudiendo variar su velocidad y generando así una aceleración. Esto es precisamente lo que nos indica esta ley cuyo enunciado es el siguiente:

Segunda ley de Newton: si aplicamos una fuerza F a una masa m se genera en ésta una aceleración a, de tal modo que la aceleración a es directamente proporcional a la fuerza F, e inversamente proporcional a la masa m.

Donde:

F=fuerza en N

m=masa en Kg

a=aceleración en m/s^2

La Segunda ley de Newton es válida para cuerpos cuya masa es constante. Si la masa varía, como en el caso en el que viaje a velocidades cercanas a la de la luz, tendrá que recurrirse a la teoría de la relatividad de Einstein.

La segunda Ley de Newton puede utilizarse tanto en planos horizontales, verticales e inclinados.

En un sistema vertical, el peso de los cuerpos es la fuerza y la aceleración es la gravedad por lo que al aplicar la segunda ley de Newton tenemos la siguiente relación:

Donde:

W=peso en N.

m=masa en kg.

g=aceleración de la gravedad 9.8 m/s^2.

Ejemplo:

Un baúl de 60 kg sobre una superficie sin fricción es jalado horizontalmente por medio de una cuerda con una fuerza de 240 N. ¿Cuál es la aceleración del baúl?

Solución:

Ejemplo:

Una bolsa de arroz tiene macada en su envoltura que contiene una masa de 5kg, ¿Cuál es su peso?

Solución:

Diagrama de cuerpo libre

Es un dibujo del cuerpo en estudio en el que se eliminan todos los detalles y en cual se muestran las fuerzas externas que actúan sobre él.

Tercera ley de Newton

Tercera ley de Newton: para toda fuerza de acción existe otra de reacción de igual magnitud en la misma dirección pero en sentido contrario.

Cuando queremos saltar verticalmente hacia arriba, lo que en realidad hacemos es empujar el suelo para impulsarnos. La fuerza de reacción del suelo, la fuerza normal, es la que nos hace saltar o cuando estamos en el agua y empujamos a otra persona, podemos percatarnos que también nosotros nos movemos solo que en sentido contrario. Esto se presenta debido a la fuerza de reacción que la otra persona hace contra nosotros, aunque sin intentar hacerlo.

Si el objeto A ejerce una fuerza F sobre el objeto B, entonces el objeto B ejerce una fuerza – F sobre el objeto A, la cual tiene igual magnitud pero dirección contraria a F.

Matemáticamente:

A una de estas fuerzas (cualquiera de las dos) se le llama fuerza de acción, la otra recibe el nombre de fuerza de reacción. La tercera ley establece que fuerza de reacción es exactamente de igual magnitud que la de acción y de dirección contraria.

Hay que destacar que aunque los pares de acción y reacción tengan el mismo valor y sentidos contrarios, no se anularán, puesto que actúan sobre cuerpos diferentes.

Ejemplo;

¿Cuál es la fuerza de reacción de un cuerpo de 1kg en caída libre?

Solución:

La fuerza con la que es atraído por la tierra (acción) es el peso

Dado que la tercera ley de Newton establece que la el objeto también atrae a la tierra (reacción):

Pero esta fuerza es en sentido contrario.