Presentación de las leyes de Newton

1. República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior
Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño
Extensión: Caracas
Cátedra: Mecánica Aplicada
Carrera: (45) Ingeniería Industrial
Ejercicios de las leyes de Newton
Profesor :
Ing. Víctor Mendoza
Alumna: Betania Hernández
C.I: 26012217

2. Fue un físico, filósofo, teólogo, inventor
alquimista y matemático ingles. Considerado
uno de los más grandes científicos de la historia
, que hizo importantes aportaciones en muchos
campos de la ciencia. Entre sus obras más
famosas se pueden citar “ Philosophiae
Naturalis” “ Principia Mathemática” donde
describió la Ley de gravitación Universal y
estableció las bases de la mecánica, mediante
las Leyes que llevaron su nombre.
Entre sus otros descubrimientos científicos
destacan los trabajos sobre la naturaleza de la
luz y la óptica ( que se presentan
principalmente en el Opticks) y el desarrollo
del calculo matemático.
Isaac Newton ( 1642-1727)

3. Leyes de Newton
Leyes de Newton, conocidas también como
leyes del movimiento de Newton.
Son tres principios a partir de los cuales se
explican la mayor parte de los problemas
planteados por la mecánica, en particular
aquellos relativos al movimiento de los
cuerpos, que revolucionaron los conceptos
básicos de la física y el movimiento de los
cuerpos en el universo.
Newton afirmo que sus leyes estaban basadas en
observaciones y experimentos cuantitativos;
ciertamente no pueden derivarse a partir de
otras relaciones más básicas. La
demostración de su validez radica en sus
predicciones… La validez de esas
predicciones fue verificada en todos y cada
uno de los casos durante más de dos siglos.
Primera Ley de Newton o Ley de la
Inercia
Segunda Ley de Newton o Ley de fuerza
Tercera Ley de Newton o Ley de
Acción y Reacción

4. La primera ley del movimiento rebate la idea aristotélica de que un cuerpo solo puede
mantenerse en movimiento si se le aplica una fuerza.
Newton expone que:
“Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo
a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él.”
Formula:
Esta primera ley sirve para definir un tipo especial de sistema conocido como “
Sistema de referencia inerciales "que son aquellos sistema de referencia desde lo que
se observa 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 cuya resultante no sea nula. Newton toma en cuenta, así, el que los
cuerpos en movimiento están sometidos constante mente 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.

5. Sistema de referencia inercial
Es un sistema de coordenada que esta en reposo o moviéndose con velocidad
constante .
El concepto de sistema de referencia inercial no fue establecido hasta dos
siglos después de la formulación de las leyes de Newton (1687)
 Las leyes de Newton son válidas solo en sistema de referencias inerciales.
 Note que la tierra, la cual rota diariamente y orbita alrededor del sol, es
solo una aproximación a un sistema de referencia inercia.

6. Ejemplos cotidianos
Ejemplo: Donde se pone de manifiesto la Ley de Inercia: Cuando un caballo
se detiene de repente con toda seguridad el jinete seguirá moviéndose y se
caerá si no se agarra con fuerza.
 Ejemplo: Es cuando vas en una moto o carro con tu amigo y frenas
bruscamente; entonces el cuerpo de tu compañero tiende a irse hacia
adelante. Por el contrario, cuando el vehículo arranca el se va hacia atrás.

7. Ejercicio de la primera Ley

8. La segunda ley del movimiento de Newton dice que:
“El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y
ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se
imprime”
La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza.
Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la
aceleración que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es
la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relación de la siguiente
manera:
F = m a

9. Ejemplos cotidianos:
Ejemplo: Si un carro de tren en movimiento, con una carga, se detiene
súbitamente sobre sus rieles, porque tropezó con un obstáculo, su carga tiende a
seguir desplazándose con la misma velocidad y dirección que tenía en el
momento del choque.
.

10. Ejemplo: Una pelota de fútbol es impulsada con una velocidad
determinada hacia arriba según la línea roja segmentada del dibujo, seguiría
en esa misma dirección si no hubiesen fuerzas que tienden a modificar estas
condiciones.
Estas fuerzas son la fuerza de gravedad terrestre que actúa de forma
permanente y está representada por las pesas en el dibujo, y que son las que
modifican la trayectoria original. Por otra parte, también el roce del aire
disminuye la velocidad inicial.

11. Ejercicio de la Segunda Ley
Ejercicio : Un carrito con su carga tiene una masa de 25 Kg. Cuando sobre él
actúa, horizontalmente, una fuerza de 80 N adquiere una aceleración de 0,5
m/s2. ¿Qué magnitud tiene la fuerza de rozamiento Fr que se opone al
avance del carrito?
Solución:
La fuerza F, que actúa hacia la derecha, es contrarrestada por la fuerza de
roce Fr, que actúa hacia la izquierda. De esta forma se obtiene una
resultante F – Fr que es la fuerza que produce el movimiento.

12. Si aplicamos la segunda ley de Newton se tiene:
Sustituyendo F, m y a por sus valores nos queda
80 N – Fr = 25 Kg. ( 0,5 m/s2)
80 N – Fr = 12,5 N
Si despejamos Fr nos queda:
Fr = 80 N – 12,5 N
Fr = 67,5 N

13. Expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, este realiza una fuerza
de igual intensidad y dirección, pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la
produjo. Dicho de otra forma, las fuerzas, situadas sobre la misma recta,
siempre se presentan en pares de igual magnitud y opuestas en sentido.
La formulación original de Newton es :
“Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: quiere
decir que las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y
dirigidas en sentido opuesto”.

14. Ejemplos Cotidianos
Ejemplo: Las fuerzas a distancia no son una excepción, como la fuerza
que la Tierra ejerce sobre la Luna y viceversa, su correspondiente pareja de
acción y reacción.
Ejemplo: Cuando una persona intenta empujar un auto atascado.
Mientras que este ejerce una fuerza en un sentido, el auto reacciona
ejerciendo una equivalente, pero en sentido opuesto.

15. Ejercicios de la tercera ley
Ejercicio 2: Dos cajas de 20 y 30 kg de masa respectivamente, se encuentran
apoyadas sobre una superficie horizontal sin rozamiento, una apoyada en la
otra. Si empujamos el conjunto con una fuerza de 100 N. ¿ cuál es la
aceleración de cada masa ? ¿ Qué fuerza ejercerá cada caja sobre la otra ?
Solución
De acuerdo con la tercera ley de newton, sobre la caja 1 actuán las fuerzas F y
F21 en la dirección horizontal y sobre la caja 2 , la F12 en la misma dirección.
En módulo F21=F12

16. Aplicando la 2a ley de newton F=m .a ; a cada caja:
1ª caja : F-F21 = m1. a
2ª caja: F12 = m2 . a
Sumando: F=(m1+ m2) . a ; 100 = (20 +30) . a ; a= m/ s 2
Y sustituyendo F12 = m2 . a = 20.2 = 40 N, fuerza que ejerce la caja 1
sobre la caja 2
La fuerza que ejerce la caja 2 sobre la 1 es igual en módulo y dirección y
de sentido contrario.