Leyes de Newton

1. Dinámica – Leyes de Newton
Prof. Mg. Juan Carlos Grande Ccalla
FÍSICA 1
Sesión 10

2. LOGRO DE APRENDIZAJE
Al finalizar la sesión, el estudiante describe la leyes de Newton
desarrollando problemas aplicados a la ingeniería de forma adecuada.

3. 1. Fuerza
En el lenguaje cotidiano, fuerza es un
empujón o un tirón. Una definición más
adecuada es que una fuerza es una
interacción entre dos cuerpos o entre un
cuerpo y su entorno.
La fuerza normal es ejercida sobre un
objeto por cualquier superficie con la que
esté en contacto.
La fuerza tensión ejercida por una cuerda o
por un cordel tenso sobre un objeto.
La fuerza de atracción gravitacional que la
Tierra ejerce sobre un cuerpo se llama
peso del cuerpo.

4. Vectores de fuerza
Use un vector para indicar la magnitud y la dirección de
la fuerza.

5. 2. La superposición de las fuerzas
El efecto de cualquier cantidad de fuerzas aplicadas a un punto de un
cuerpo es el mismo que el de una sola fuerza igual a la suma vectorial de
las fuerzas.
Este valioso principio se conoce como
superposición de fuerzas.

6. Descomposición de una fuerza en sus componentes
vectoriales
La fuerza se descompone de
acuerdo al sistema de coordenadas
de estudio.

7. Notación para la suma vectorial
La suma vectorial de todas las fuerzas sobre un objeto se llama la
resultante de las fuerzas o las fuerzas netas.

8. Notación para la suma vectorial
La suma vectorial de todas las fuerzas sobre un objeto se llama la
resultante de las fuerzas o las fuerzas netas.

9. 3. Leyes de Newton
La primera ley de Newton dice que hay dos posibles estados para un objeto sobre el
que la fuerza neta es cero: se dice que un objeto en reposo esta en equilibrio
estático. Un objeto en movimiento con velocidad constante se dice que esta en
equilibrio dinámico.

10. Un marco de referencia en el que es válida la primera ley de Newton es un marco
de referencia inercial. La Tierra es aproximadamente un marco de referencia
inercial, pero el autobús no.
Marcos de referencia inerciales
PRIMERO: El barco se mueve a velocidad constante en relación con el agua.
MÁS TARDE: ¡El barco choca contra un gran iceberg y se detiene!

11. Aplicación
Desde el sistema de referencia de este automóvil, parece que una fuerza empuja hacia
adelante a los maniquíes para pruebas de choque, cuando el automóvil se detiene
repentinamente. Sin embargo, tal fuerza no existe realmente: al detenerse el vehículo, los
maniquíes se siguen moviendo hacia adelante como consecuencia de la primera ley de
Newton.

12. 1. La primera ley de Newton y la segunda se refieren a un cuerpo específico.
2. Solo importan las fuerzas que actúan sobre el cuerpo.
3. Los diagramas de cuerpo libre son indispensables para identificar las fuerzas
relevantes.
Diagramas de cuerpo libre

13. Ejemplo 01
En la figura, una esfera de 10 𝑘𝑔 se apoya en un plano sin fricción inclinado en el ángulo 𝜃=45°
desde la horizontal. El ángulo 𝜙 es de 25°. Calcula la tensión en el cable.

14. Ejemplo 02
Si se sabe que α = 20°, determine la tensión a) en el cable AC, b) en la cuerda BC.

15. Ejemplo 03
Un alambre horizontal sostiene una esfera uniforme sólida de masa m, sobre una rampa que
se eleva 35,0° por arriba de la horizontal. La superficie de la rampa está perfectamente lisa, y
el alambre se coloca alejándose del centro de la esfera (figura). a) Elabore el diagrama de
cuerpo libre para la esfera. b) ¿Qué tan fuerte la superficie de la rampa empuja a la esfera? c)
¿Cuál es la tensión en el alambre?

16. Segunda Ley de Newton

17. Si una fuerza externa neta actúa sobre un cuerpo, este se acelera. La dirección de
la aceleración es la misma que la de la fuerza neta. El vector de fuerza neta es igual
a la masa del cuerpo multiplicada por su aceleración.
Segunda Ley de Newton

18. Masa y peso
Una de las fuerzas más conocidas es el peso de un cuerpo, la fuerza gravitacional
que la Tierra ejerce sobre el cuerpo.
Variación de g con la ubicación

19. Ejemplo 04
En una representación escénica del cuento de Peter Pan, la actriz que hace el papel de Peter
pesa 50 kg ha de volar verticalmente de forma que para coincidir con el fondo musical debe
bajar una distancia de 3,2 m en 2,2 s. Entre bastidores, una superficie pulida, inclinada 50º,
soporta un contrapeso de masa m, como se indica en la figura. Indicar los cálculos que debe
realizar el director de escena para determinar (a) la masa del contrapeso que debe utilizarse
(b) la tensión del cable.

20. Ejemplo 05
En la figura, una lata de antioxidantes (𝑚1 = 1,0 𝑘𝑔) sobre una superficie inclinada sin fricción
está conectada a una lata de carne en conserva (𝑚2 = 2,0 𝑘𝑔). La polea es sin masa y sin
fricción. ¿Una fuerza ascendente de magnitud 𝐹 = 6,0 𝑁 actúa sobre la lata de carne en
conserva, que tiene una aceleración a la baja de 5,5 𝑚/𝑠2
. ¿Cuál es (a) la tensión en el cable
de conexión y (b) el ángulo 𝛽?

21. Tercera Ley de Newton

22. Una partícula de masa 0,4 𝑘𝑔 está sometido simultáneamente a dos fuerzas 𝐹1 = −2 Ƹ
𝑖 − 4 Ƹ
𝑗 𝑁 y
𝐹2 = −2,6 Ƹ
𝑖 + 5 Ƹ
𝑗 𝑁. Si la partícula está en el origen y parte del reposo para 𝑡 = 0 𝑠, calcular
(a) Su vector posición
(b) Su velocidad 𝑣 para 𝑡 = 1,6 𝑠.
Problema 01

23. Retroalimentación - Feedback

24. Suponga que trabaja para una gran compañía de transporte y que debe descargar una caja
enorme como se muestra en la figura. Si la velocidad vertical con que llega la caja al final de la
rampa es superiora 2,5 𝑚/𝑠 (la velocidad que adquiere un objeto si cae desde una altura de
30,5 𝑐𝑚), su carga se daña. ¿Cuál es el mayor ángulo posible al que se puede instalar la rampa
para conseguir una descarga segura? La rampa debe superar un metro de altura, está
formada por rodillos y está inclinada con la horizontal un ángulo 𝜃
Problema 02

25. BIBLIOGRAFÍA
• Serway, R. y Jewett, J.W
.(2015) Física para ciencias e ingeniería.Volumen I.
México.Ed.Thomson.
• Sears F.,Zemansky M.W
.,Young H. D.,Freedman R.A. (2013) Física
UniversitariaVolumen I Undécima Edición. México. Pearson Educación.

26. Gracias