Información acerca de lo que es el Movimiento Mecánico, pequeños conceptos y ejercicios para que así se ayuden más a sus tareas.

1. LEYES DEL MOVIMIENTO MECANICO
∑F = m ⋅ a
TEMA # 3
a=ΣF/M

2. Movimiento Mecánico:
• En física clásica movimiento mecánico es el
fenómeno físico que se define como todo
cambio de posición en el espacio que
experimentan los cuerpos de un sistema con
respecto a ellos mismos o a otro cuerpo que
se toma como referencia. Todo cuerpo
en movimiento describe una trayectoria.

3. FUERZA:
• Fuerza es una magnitud vectorial capaz de
cambiar la velocidad de un cuerpo.
• Se simboliza con la letra F.
• Su unidad de medida es el Newton que se
simboliza con la letra N.
• La fuerza se puede representar gráficamente
utilizando un vector.

4. Por ejemplo, una niña golpea una pelota con su mano aplicándole una fuerza de
una cierta magnitud de dirección horizontal y sentido hacia la izquierda.
La flecha vector que representa a la fuerza con que la niña golpea a la pelota se puede
representar de la siguiente manera:
Al golpear la pelota
con su mano, la
niña, aplica una
fuerza que es una
magnitud vectorial
y que se puede
representar
gráficamente por
medio de un
vector.
Se simboliza con la letra F.
Su unidad de medida es el Newton que se simboliza
con la letra N.
La fuerza se puede representar gráficamente utilizando
un vector.

5. En la siguiente figura se muestra como una persona empuja un auto, que ha sufrido un
desperfecto mecánico, hacia la derecha.
¿En qué dirección y sentido graficarías el
vector que representa a la fuerza que realiza la
persona sobre el auto?
Dirección vertical y sentido hacia arriba.
Dirección horizontal y sentido hacia la
izquierda.
Dirección horizontal y sentido hacia la derecha.
Dirección vertical y sentido hacia abajo

6. Masa
• Como ya vimos, una fuerza se aplica sobre un
cuerpo. Podemos decir que ese cuerpo posee
una cierta cantidad de masa.
• La masa es una magnitud escalar que te indica
la cantidad de materia de la que está formado
un cuerpo.
• Se simboliza con la letra m.
• Su unidad de medida es el kilogramo, que se
simboliza kg.

7. Por ejemplo cuando vas al supermercado y pides 1 kg de uvas, en realidad estás
pidiendo 1 kg de masa.
Para medir la masa que posee el racimo de uvas, se utiliza un instrumento de
medida llamado balanza.

8. La primera ley de Newton (Ley de
Inercia)
• Todo cuerpo permanecerá en reposo
o con un movimiento rectilíneo
uniforme a no ser que una fuerza
actúe sobre él.

9. Un ejemplo de aplicación de la Ley de Inercia sería:
Un auto se mueve a una velocidad de 100 m/s durante todo un viaje.
Calcula el valor de la fuerza externa neta aplicada sobre él.
Al leer el problema encuentras que el único dato que da es que el auto viaja
todo el camino a:
v = 100 m/s.
Y como uds ya conoces el enunciado de la La Ley de Inercia que establece que
en un cuerpo permanecerá en un estado de reposo (velocidad cero) o de
movimiento rectilíneo a velocidad constante, siempre y cuando una fuerza
externa neta no actúe sobre él.
O lo que es lo mismo que decir que la fuerza externa neta aplicada sobre el
auto es igual a 0 Newton, es decir:
F = 0 N.

10. ¿Qué es inercia?
Se denomina en física inercia a la resistencia que oponen los cuerpos a modificar su
estado de movimiento o de quietud, ya sea para alterar su velocidad, su rumbo o para
detenerse; aunque el término también aplica para las modificaciones de su estado físico.
Un cuerpo, así, requiere de una fuerza que venza la inercia para alterar su trayectoria, que
de otro modo se apegaría a las leyes del movimiento rectilíneo uniforme, o para iniciar un
movimiento, pues de otro modo permanecería en reposo. Esto, claro está, considerando
que no existe el reposo o el movimiento rectilíneo y uniforme en el universo, excepto en
base a un sistema de referencia (de observación). Por eso se prefiere hablar de “reposo
relativo”.
De esta manera, un cuerpo o sistema tendrá una mayor inercia en la medida en que
requiera de fuerzas de mayor intensidad para modificar su estado de movimiento o para
modificar su estado físico. Se llama “fuerzas inerciales” a dichas resistencias a cambiar de
estado de movimiento o de estado físico, y son fuerzas ficticias que el observador percibe
dentro del marco de referencia.

11. Tipos de inercia
Así, se distinguen dos tipos de inercia en la física: la mecánica
y la térmica.
Inercia mecánica. Relacionada a la dificultad de modificar el
movimiento y la quietud, como hemos explicado
anteriormente. Depende directamente de la cantidad de
masa del cuerpo o sistema y del tensor de inercia.
Inercia térmica. Mide la dificultad de un cuerpo o sistema
para modificar su temperatura al entrar en contacto con otros
objetos o al ser calentado directamente. Depende de la
capacidad calorífica del cuerpo o sistema.

12. Sin embargo, la inercia mecánica puede subdividirse a su
vez en:
Inercia dinámica. La presentan los cuerpos en movimiento relativo.
Inercia estática. La presentan los cuerpos en reposo relativo.
Inercia rotacional. La presentan los cuerpos que exhiben movimiento
rotatorio.
Inercia traslacional. Está vinculada con la masa total de los cuerpos.

13. Ejemplos 1
La inercia puede ser verificada y experimentada a través de
numerosos ejemplos. Algunos pueden ser:
El cinturón de seguridad. Cuando un vehículo se desplaza a una velocidad
constante, sus pasajeros comparten con él esta velocidad. Pero si el
conductor detiene de golpe el vehículo (o choca con otro que le impide
continuar su trayectoria), los pasajeros sentirán el empuje de la inercia
que los hace mantener su movimiento, arrojándolos hacia adelante.
Entonces interviene el cinturón de seguridad, que vence la inercia e
interrumpe su movimiento, evitándoles golpear con el parabrisas.

14. Ejemplos 2
Empujar un objeto pesado. Al empujar un objeto pesado en reposo,
se siente la necesidad de vencer la inercia con la fuerza de quienes
empujan. Una vez vencida, el objeto se desplazará con más facilidad,
pues estará en movimiento; pero inicialmente opondrá resistencia a
desplazarse.
Ejemplos 3
Tirar rápidamente de un mantel. En el típico acto de los
magos, se tira de un mantel con objetos encima, los cuales
permanecen en su lugar debido a las fuerzas inerciales y no
se desplazan junto con la tela.

15. Ejemplos 4
Frenado de los trenes. Cuando los trenes buscan detenerse
en la estación, demoran un poco en hacerlo, pues la inercia
que traen es tan alta que requieren de un mayor espacio de
frenado.
Ejemplos 5
El adobe de las construcciones. El adobe es un
material usual de construcción, sobre todo en las
viviendas más precarias, porque presenta una gran
inercia térmica: se resiste al calentamiento,
manteniendo el interior de la vivienda más fresca.

16. Segunda ley de
Newton o principio fundamental.
La segunda ley de Newton o principio
fundamental establece que las aceleraciones
que experimenta un cuerpo son proporcionales
a las fuerzas que recibe. Probablemente su
forma más célebre es:
F=m•a

17. Concepto
Imagina dos cuerpos A y B con la misma masa que se mueven a la misma
velocidad sobre dos superficies horizontales distintas. Pasado cierto tiempo,
A se detiene y un rato más tarde se detiene B. Aunque los dos tienen la
misma cantidad de movimiento o momento lineal inicial, A lo pierde antes
que B. Por tanto, podemos suponer que la intensidad de la interacción entre
los cuerpos y el suelo, que hace que los dos cuerpos terminen deteniéndose,
es mayor en el A que en el B.

18. • Intensidad interacción en distintas superficies
A la izquierda, lanzamos una bola sobre una superficie rugosa, por ejemplo hierba,
con un determinado momento lineal inicial p→0. A la derecha, lanzamos la misma
bola con el mismo momento lineal inicial por una superficie lisa, por ejemplo hielo.
Dado que la pelota se detiene antes en el caso de la hierba, es decir d hierba<d hielo,
podemos suponer que la intensidad de la interacción pelota-superficie, responsable
de la reducción de la cantidad de movimiento, es mayor en el caso de la hierba.
Así pues, si decimos que la fuerza es la intensidad de la interacción, llegamos a la
definición de la segunda ley de Newton.

19. Segunda Ley de
Newton o principio fundamental .
La segunda ley de Newton o principio
fundamental establece que la rapidez con la
que cambia el momento lineal (la intensidad de
su cambio) es igual a la resultante de las
fuerzas que actúan sobre él:
𝐹
=
Δ
𝑃
Δ𝑇
Donde:
𝐹
Representa la fuerza total que actúa sobre el cuerpo en el intervalo de
tiempo considerado. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.)
es el newton.

20. Δ
𝑃
Representa la variación del momento lineal producida en
el intervalo de tiempo considerado. Se puede calcular como la
diferencia entre su valor final y su valor inicial: Δ
𝑃
=
𝑃
f−
𝑃
i, y
recuerda que
𝑃
=m ⋅
𝑉
. Su unidad de medida en el S.I. es el
kg·m/s.
Δt : Representa el intervalo de tiempo considerado. Su unidad
de medida en el S.I. es el segundo

21. Como puedes ver, este principio relaciona matemáticamente
las fuerzas con el efecto que producen, de tal forma que resulta
fundamental para resolver cualquier problema de dinámica.
Ejemplo de aplicación de la segunda ley de Newton
Cuando empujas un objeto, por ejemplo una caja, aplicando una
fuerza sobre él de manera sostenida, se produce un incremento
de su momento lineal, representado por la flecha naranja.

22. Ecuación fundamental de la dinámica de
traslación.
∑F = m ⋅ a
Representa la fuerza total que actúa sobre el cuerpo. Su unidad de medida en
el Sistema Internacional (S.I.) es el newton.
m : Es la masa del cuerpo, supuesta constante. Su unidad de medida en el S.I. es
el kilogramo (kg)
Es la aceleración que tiene el cuerpo. Su unidad de medida en el S.I. es el metro
por segundo al cuadrado (m/s2)

23. Por otro lado, Newton llegó a esta conclusión tras realizar una
serie de experimentos en los que pudo comprobar que:
Si se aplica la misma fuerza a cuerpos con distinta masa, se
consiguen aceleraciones diferentes.
La fuerza es directamente proporcional a la aceleración que
experimenta el cuerpo, y la constante de proporcionalidad del
cuerpo utilizado corresponde con su masa.

24. Relación fuerza y aceleración
La fuerza resultante que se aplica en un cuerpo
y la consecuente aceleración que aparece en él
tienen la misma dirección y sentido. De
acuerdo a la segunda ley de Newton, se
diferencian en una constante de
proporcionalidad: la masa del cuerpo. Así,
dado que el vector fuerza resultante de la
figura, ΣF, es el doble del vector aceleración, a ,
la masa de la caja será de 2 kg.

25. Ejemplo 1.- Calcular la magnitud de la aceleración que produce una fuerza
cuya magnitud es de 50 N a un cuerpo cuya masa es de 13,000 gramos.
Expresar el resultado en m/s².
Solución: En el ejemplo, tenemos prácticamente nuestros datos, que es lo primero
que tenemos que hacer.
F = 50 N
m = 13,000 gramos
a = ?
Hacemos la conversión de los gramos a kilogramos, ya que son las unidades del
sistema internacional.
Despejando la aceleración de la fórmula de la
segunda ley de Newton, tenemos:

26. Ejemplo 2.- Calcular la masa de un cuerpo si al recibir una fuerza
cuya magnitud de 350 N le produce una aceleración cuya
magnitud es de 520 cm/s^2. Exprese el resultado en kg (Unidad
de masa del sistema internacional).
F = 350 N
a = 520 cm/s^2
m = ?

27. Ejemplo 3.- Determinar la magnitud de la fuerza que recibe un
cuerpo de 45 kg, la cual le produce una aceleración cuya
magnitud es de 5 m/s².
m = 45 kg
a = 5m/s^2
F = ?
Se aplica una fuerza de 10 N sobre un cuerpo en reposo que tiene una masa de 2
kg.
a)¿Cuál es su aceleración?
b)¿Qué velocidad adquiere si se sigue aplicando la fuerza durante 10 segundos?
Ejemplo 4

28. Ejercicio 5
¿Cuál es la masa de un cuerpo que, estando en reposo, al recibir
una fuerza de 10 N adquiere una aceleración de 20 m/s2.
Ejercicio 6
Un vehículo de 100 kg de masa se mueve en línea recta a 70 km/h.
¿Qué fuerza debe aplicarse en forma constante para que reduzca su velocidad a 20
km/h durante los siguientes 10 segundos de aplicada la fuerza?

29. En primer lugar pasamos
ambas unidades de velocidad
a m/s y calculamos la
aceleración requerida.
Ahora podemos
calcular la fuerza
aplicando la 2° ley
de Newton.
Debe aplicarse una
fuerza de 139 N en
sentido contrario al de
la velocidad del
vehículo.