Leyes de Newton (principios de la dinámica)
1. Primera Ley de Newton o Ley de la Inercia
Todo cuerpo que se mueve tiende a seguir con la misma velocidad, y si queremos modificarla es preciso aplicar una fuerza. Si un cuerpo está en reposo, también tiende a seguir en reposo.
Esta tendencia es debida a una propiedad de la materia que denominamos inercia. Inercia significa resistencia al cambio. La masa de un cuerpo es la medida de la inercia. Por esto, recibe el nombre de masa inerte o masa inercial.
Primer principio de la dinámica:
Un cuerpo sobre el que no actúa una fuerza resultante, no cambia su velocidad, es decir, si está en reposo, sigue en reposo, y si está en movimiento, sigue en movimiento rectilíneo y uniforme (MRU).
Las fuerzas cambian la velocidad de los cuerpos, pero las fuerzas no son las causas del movimiento de los cuerpos, sino de la variación de su velocidad.
2. Segunda Ley de Newton
Newton estudió la relación entre fuerzas aplicadas a los cuerpos y las aceleraciones producidas.
Segundo principio de la dinámica:
Cuando la fuerza resultante es distinta de cero, esta produce una aceleración que es proporcional a dicha fuerza. La constante de proporcionalidad es la masa inerte del cuerpo.
F=es la fuerza resultante
m=masa del cuerpo
a=aceleración
En el S.I. la masa se mide en kg y la aceleración en m/s2, por lo que la unidad de la fuerza en el S.I. es: 1kg·1 m/s2=1N
Se define el newton (N) como la fuerza que al actuar sobre un cuerpo de 1 kg de masa le comunica una aceleración de 1 m/s2.
3. Tercera Ley de Newton
Cuando dos cuerpos A y B interactúan, ejercen una serie de fuerzas entre sí, es decir, el cuerpo A ejerce una fuerza sobre el cuerpo B y, simultáneamente, el cuerpo B ejerce una fuerza sobre el cuerpo A.
Tercer principio de la dinámica:
Cuando un cuerpo ejerce una fuerza (acción) sobre otro, éste ejerce otra fuerza (reacción) igual y de sentido contrario sobre el primero.
Las fuerzas de acción y reacción nunca se anulan entre sí, debido a que actúan sobre cuerpos diferentes.
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Ejercicio:
Al aplicarle a un cuerpo de 5 kg una fuerza de 5 N pasa de tener una velocidad de 15 m/s a alcanzar 20 m/s en 10 s. ¿Qué valor tiene la fuerza de rozamiento?
Solución:
La situación sería la siguiente:
Sobre el cuerpo existen dos fuerzas: la fuerza F a favor del movimiento y la de rozamiento que siempre va en contra del movimiento. La fuerza de rozamiento debe ser menor que la fuerza F, ya que el cuerpo aumenta de velocidad, es decir, adquiere una aceleración positiva. El valor de esta aceleración, aplicando las ecuaciones del m.r.u.a. será:
A partir del segundo principio de la dinámica podremos poner que:
