LEYES DE NEWTON

GUÍA # 2

CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL

GUIA DE APRENDIZAJE DE FÍSICA PARA EL GRADO DÉCIMO

TEMA: Primera ley de Newton o Ley de la inercia y tipos de fuerzas

OBJETIVO: Aplicar la primera ley de Newton a la solución de problemas relacionados con fuerzas

Esta ley postula, por tanto, que. “un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza o una serie de fuerzas cuyo resultante no sea nulo sobre él”. Newton toma en cuenta, así, el que los cuerpos en movimiento están sometidos constantemente a fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva, algo novedoso respecto de concepciones anteriores que entendían que el movimiento o la detención de un cuerpo se debía exclusivamente a si se ejercía sobre ellos una fuerza, pero nunca entendiendo como esta a la fricción.

En consecuencia, un cuerpo con movimiento rectilíneo uniforme implica que no existe ninguna fuerza externa neta o, dicho de otra forma; un objeto en movimiento no se detiene de forma natural si no se aplica una fuerza sobre él. En el caso de los cuerpos en reposo, se entiende que su velocidad es cero, por lo que si esta cambia es porque sobre ese cuerpo se ha ejercido una fuerza neta.

Ejemplo, para un pasajero de un tren, el interventor viene caminando lentamente por el pasillo del tren, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andén de una estación, el interventor se está moviendo a una gran velocidad. Se necesita, por tanto, un sistema de referencia al cual referir el movimiento.

Sistemas de referencia inerciales. Son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.

Un sistema de referencia inercial es aquel en el que es válido el principio de inercia

Masa inercial. Es una medida de la resistencia de una masa al cambio de su velocidad con relación a un sistema de referencia inercial.

Fuerzas comunes:

1.    El peso de los cuerpos (m . g): El peso es una fuerza que experimenta un cuerpo de masa “m” debido a la tierra.

El peso es un vector por lo tanto tiene tamaño y dirección

2.    Fuerza Normal (N): Es la fuerza que ejerce la superficie sobre un cuerpo que está sobre ella, esa fuerza es perpendicular a la superficie y hacia a fuera:

 

 La fuerza normal depende de las diferentes fuerzas que el cuerpo experimenta ( si no hay otra fuerza diferente al peso en el eje de la y,  N es igual a m.g).

3.    Fuerza de tensión (T): Es la fuerza que ejerce una cuerda o un  alambre sobre el objeto al cual está unida.

                                                                                                                                          

4.    Fuerza de fricción (f): Es aquella que se opone al movimiento, es ejercida por la superficie de contacto.

Esta fuerza es proporcional a la normal (f α N)             

     

                                        

µ es la pendiente de la fuerza.

Hay dos fuerzas de fricción:

1. Fuerza de fricción estática: f_s ≤ µ_s N (µs es el coeficiente de fricción estático)

En el instante en que empieza a moverse el objeto es igual si no es menor.

2. f_s= µ_s N               

  Cuando está en movimiento fuerza de fricción cinética:     f_k = µ_k N 

          

        Mientras más lisas sean las superficies de contacto µ_s es menor. µ_{s >} µ_k, 

       Cuando µ = 0 no hay fricción.

ACTIVIDAD

Lea cuidadosamente la guía y con base en ello responda en su cuaderno:

1.    Explique brevemente en que consiste la ley de la inercia.

2.    Para que un cuerpo permanezca en su estado de reposo o de movimiento como debe ser la sumatoria de todas las fuerzas.

3.    Qué pasa con un cuerpo si la fuerza neta es diferente de cero?

4.    Explique qué significan cada una de las siguientes expresiones:

a.    ∑ F= 0

b.    ∑ F=  m . a

5.    Elabore un resumen de cada una de las fuerzas que pueden actuar sobre un objeto, Realice los esquemas.

6.    Un cuerpo de masa “m” es arrastrado por una persona con una cuerda, la cual forma un ángulo Ɵ con la horizontal. Elabore el diagrama de cuerpo libre donde se muestre cada una de las fuerzas que actúan sobre él.

Resuelva los siguientes problemas:

7.    El peso de una caja es de 400 N. Si un hombre ejerce una fuerza de 200 N con una cuerda que forma con a horizontal un ángulo de 30°, determinar:

a.    Las fuerzas que actúan sobre la caja.

b. La fuerza normal y la fuerza de rozamiento, si la caja se mueve con velocidad constante.

8.  Un bloque A se desliza sobre la superficie del bloque B con una aceleración de 2m/s². ¿cuál será el coeficiente de rozamiento cinético µ_k entre el bloque A y el bloque B?, Realice el diagrama de cuerpo libre.

9. Un hombre arrastra una caja por el suelo mediante una cuerda que forma un ángulo de 30° con la horizontal. ¿con qué fuerza tendría que tirar el hombre si la caja que tiene una masa de 500 g, se mueve con velocidad constante y el coeficiente de rozamiento cinético (µ_k) es de 0,4?. Realice el diagrama de cuerpo libre.

   f_{s ≤} µ_sN (µ_s es el coeficiente de fricción estático)

En el instante en que empieza a moverse el objeto es igual si no es menor. 

a.  f_s = µ_sN

b. Cuando está en movimiento fuerza de fricción cinética:  :   f_k = µ_kN

Mientras más lisas sean las superficies de contacto µ es menor µ_s > µ_k, 

cuando µ = 0 no hay fricción.