Este documento describe conceptos fundamentales de la mecánica newtoniana como fuerzas, equilibrio y movimiento. Explica que Newton definió la fuerza como un agente del cambio y que es un vector que requiere especificar su magnitud y dirección. También describe cómo las poleas pueden usarse para multiplicar fuerzas aplicando el principio de que la suma de todas las fuerzas sobre un cuerpo debe ser cero cuando está en equilibrio.

1. Equilibrio de traslación
• Leyes de Newton
• Isaac Newton nació la navidad de 1642, a un año de haber muerto Galileo.
• Newton era corto de estatura, miope, con cabello ya cano cuando todavía no tenía
40 años, descuidado en su presentación, increíblemente olvidadizo.
• Este hombre nervioso , hipocondriaco, sensible, piadoso y vulnerable fue uno de
los máximos genios de todos los tiempos. Entre sus muchas hazañas se cuenta una
teoría del movimiento que resistió toda prueba durante más de 200 años.
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2. Fuerzas
• Newton definió a la fuerza como “ una acción que se ejerce sobre un cuerpo para
cambiar su estado, sea de reposo o de movimiento uniforme………”
• La fuerza es el agente del cambio.
• Hay muchas definiciones operacionales que se han propuesto a lo largo de los
años, pero todas ellas muestran puntos débiles por una u otra razón. En definitiva,
fuerza es un concepto fundamental que desafía una definición completamente
satisfactoria.
• Fuerza como vector:
• La fuerza queda totalmente especificada sólo cuando su magnitud y su dirección
se menciona a la vez : la fuerza es una cantidad vectorial.
• Es la fuerza neta, la resultante de todas las fuerzas que actúan, la que hace
cambiar el movimiento del cuerpo.
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3. Cada payaso tira del anillo con una fuerza como se indica en la figura. El elefante
estacionario siente una fuerza neta de 500 N que tira de él, formando un ángulo 37º,
al noreste.
uuuuuu uu uu
r r r
fneta = f1 + f 2
( f1 ) + ( f 2 ) + 2 × f1 × f 2 × cos φ =
2 2
fneta =
( 400) + ( 300) + 2 × 300 × 400 × cos90o =
2 2
fneta =
fneta = 500 N
opuesto 300 N
tan θ = = =
adyacente 400 N
θ = 37º
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4. Determine la fuerza neta que ejercen las tres personas sobre el anillo
El planteamiento comienza sumando 3 vectores fuerza
conocidos. Para calcular la resultante se debe plantear
uuuuuu uu uu uu
r r r r
fneta = f1 + f 2 + f3 . Para realizar dicha suma vectorial
se descomponen los tres vectores en sus componentes
a lo largo de los ejes x e y. Al sumar esos componentes
se considera en forma arbitraria positivo hacia arriba y
hacia la derecha, y así obtener Fx y Fy .
Las personas se esfuerzan, pero si esto comenzó con el
anillo en reposo, permanecerá en reposo porque la
fuerza neta que se ejerce sobre él es cero.
F2 x = F2 ×cos 45º =500 ×cos 45º =354 N
F1 x = F ×cos 60º =707 ×cos 60º =354 N
1
ur uuu r uuu r
∑F x = F2 x +F1 x
Fx = F2 x −F1 x =354 −354 =0
Fx =0 N
F2 y = F2 ×sen 45º =500 ×sen 45º =612 N
F1 y = F1 ×sen60º =707 ×sen60º =354 N
ur uu
r uur uu
r
∑F y = F1 y +F2 y +F3
Fy = F1 y +F2 y −F3
Fy =612 +354 −966 =0
Fy =0 N
ur
Fneta =0 N 4

5. 5

6. Figura 4.32- Si dos tramos de cuerda sostienen una carga, como en el caso de la maceta de 300 N, la
tensión en cada tramo es de 150 N y la fuerza en el gancho es de 150 N.
Si hay tres cuerdas que comparten por igual la carga de 300 N, la tensión en cada una es de 100 N.
La figura 4.33 muestra una polea esencialmente sin peso y sin fricción que distribuye la carga por igual
en los dos segmentos de cuerda. Se aplica una fuerza de 150 N y el sistema produce una fuerza de 300
N. Este arreglo se llama multiplicador de fuerza. Es una de las máquinas simples mas importantes que
se hayan inventado.
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7. Multiplicador de fuerzas
Cuatro cuerdas sostiene la carga con un peso de 400 N, mientras la mano solo necesita tirar hacia
abajo con 100 N. En la figura 4.34 hay cuatro cuerdas que tiran de la carga hacia arriba( la cuerda
en la mano tira hacia abajo y no sostiene a la carga, este arreglo permite multiplicar a la fuerza
por cuatro. Las poleas se usan mucho en aplicaciones en las que intervienen grandes distancias,
como en los elevadores, andamios y grúas.
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8. En la figura A el motor esta soportado por un sistema de cuerdas, y todas las fuerzas que actúan
en ese dispositivo son concurrentes.
En la figura B,C y D se muestran diferentes diagrama de cuerpo libre para diferentes puntos.
Como el motor cuelga en equilibrio la sumatoria de todas las tensiones debe ser nula.
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9. Sobre esta persona actúan 5 fuerzas. Su interacción gravitatoria con la Tierra produce una fuerza
hacia abajo. La pared ( F1), la mesa ( F2) y la silla ( F3 y F4 ) ejercen cada una fuerzas normales
sobre él.
Como esta en equilibrio, la suma de las fuerzas que actúan sobre el es igual a cero.
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