1. La fuerza es una magnitud física que mide la intensidad del intercambio de momento entre dos sistemas de partículas. Las leyes de Newton explican el movimiento de los cuerpos y fueron establecidas por Isaac Newton en sus Principia. Estas leyes son: 1) Un cuerpo permanece en reposo o movimiento uniforme a menos que una fuerza externa actúe sobre él, 2) La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza neta aplicada y es inversamente proporcional a su masa, y

1. FUERZA Y
LEYES DE NEWTON
MECANICA APLICADA
ORLANDO J. MOLINA
15.240.332
Instituto Universitario de Tecnología
Politécnico Santiago Mariño
Extensión Porlamar

2.  La fuerza es una magnitud física que mide la intensidad del
intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de
partículas (en lenguaje de la física de partículas se habla de
interacción). Según una definición clásica, fuerza es todo agente
capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los
cuerpos materiales. No debe confundirse con los conceptos de
esfuerzo o de energía.
 Fuerza en mecánica newtoniana
 Si la masa permanece constante, se puede escribir:
 La fuerza se puede definir a partir de la derivada temporal del
momento lineal:
 Si la masa permanece constante, se puede escribir:

4. Fueun físico, filósofo, teólogo, inventor, alquimista y matemático inglés.
Es autor de los Philosophiæ naturalis principia mathematica, más
conocidos como los Principia, donde describe la ley de la gravitación
universal y estableció las bases de la mecánica clásica mediante
las leyes que llevan su nombre. Entre sus otros descubrimientos
científicos destacan los trabajos sobre la naturaleza de la luz y la
óptica (que se presentan principalmente en su obra Opticks) y el
desarrollo del cálculo matemático.

6. Las leyes de Newton, también conocidas
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.

8.  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.
 Esta ley postula, por tanto, 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 consideración, así, el que los cuerpos en movimiento están
sometidos constantemente 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.
 En consecuencia, un cuerpo que se desplaza con movimiento rectilíneo
uniforme implica que no existe ninguna fuerza externa neta o, dicho de otra
forma, un objeto en movimiento no se detiene de forma natural si no se aplica
una fuerza sobre él. En el caso de los cuerpos en reposo, se entiende que su
velocidad es cero, por lo que si esta cambia es porque sobre ese cuerpo se ha
ejercido una fuerza neta.

9. El enunciado fundamental que podemos extraer de la ley de Newton
es que la F= m * a. Esta expresión es una ecuación vectorial, ya que
tanto la fuerza como la aceleración llevan dirección y sentido. Por otra
parte, cabe destacar que la aceleración no es la variación de la
posición, sino que es la variación con la que varía la velocidad.
De la ecuación podemos deducir que si actúan fuerzas sobre los
cuerpos, el cambio que se provoca en su aceleración es proporcional a
la fuerza aplicada y dicho cambio se produce en la dirección sobre la
que se apliquen dichas fuerzas.

10. Ejemplo. Un cuadro de 2 Kg se cuelga de un clavo como se muestra en la figura, de manera que
las cuerdas que lo sostienen forman un ángulo de 60º. ¿Cuál es la tensión en cada segmento de
la cuerda?
Una cuerda sostiene un cuadro de 2 Kg, en dos segmentos, cada segmento tiene una tensión Ta
y Tb respectivamente, como se ilustra en el DCL.
De las tres fuerzas planteadas, solamente se puede determinar el valor de su peso w.
∑Fy = 0 = Ta sen 60º + Tb sen 60º - w;
Ta sen 60º + Tb sen 60º = w = mg (1)
Luego, ∑Fx = 0 = - Ta cos 60º + Tb cos 60º
Ta cos 60º = Tb cos 60º, entonces Ta = Tb (2)
Sustituyendo (2) en (1):
2 Tb sen 60º = mg
Despejando Tb:
Como se demuestra en la ecuación (2), las tensiones en los segmentos de cuerda son iguales.

11.  La Segunda Ley de Newton expresa que:
 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. Esta ley
se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. La aceleración que adquiere
un cuerpo es proporcional a la fuerza neta aplicada sobre el mismo. La
constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo (que puede ser o no ser
constante). Entender la fuerza como la causa del cambio de movimiento y la
proporcionalidad entre la fuerza impresa y el cambio de la velocidad de un
cuerpo es la esencia de esta segunda ley.
 Si la masa del cuerpo es constante se puede establecer la siguiente relación,
que constituye la ecuación fundamental de la dinámica: Fresultante = m*a
 Donde m es la masa del cuerpo la cual debe ser constante para ser
expresada de tal forma. La fuerza neta que actúa sobre un cuerpo, también
llamada fuerza resultante, es el vector suma de todas las fuerzas que sobre
él actúan.

13.  1. Una fuerza le proporciona a la masa de 2,5 Kg. una
aceleración de 1,2 m/s2. Calcular la magnitud de dicha fuerza en
Newton y dinas.
 Datos
 m = 2,5 Kg.
 a =1,2 m/s2.
 F =? (N y dyn)
 Solución
 Nótese que los datos aparecen en un mismo sistema de unidades
(M.K.S.)
 Para calcular la fuerza usamos la ecuación de la segunda ley de
Newton: Fr= m*a
 Sustituyendo valores tenemos:
 Como nos piden que lo expresemos en dinas, bastará con
multiplicar por 105, luego:

14.  La tercera ley de Newton establece lo siguiente:

Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo
objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza de igual magnitud y
dirección opuesta sobre el primero. Con frecuencia se enuncia
como "A cada acción siempre se opone una reacción igual". En
cualquier interacción hay un par de fuerzas de acción y reacción,
cuya magnitud es igual y sus direcciones son opuestas. Las
fuerzas se dan en pares, lo que significa que el par de fuerzas de
acción y reacción forman una interacción entre dos objetos.
 Otra forma de verlo es la siguiente:

Si dos objetos interactúan, la fuerza F12, ejercida por el objeto 1
sobre el objeto 2, es igual en magnitud y opuesta en dirección a
la fuerza F21 ejercida por el objeto 2 sobre el objeto 1:
 F12 = -F 21

16.  1. Consideramos un cuerpo con un masa m = 2 Kg. que está en reposo sobre un plano
horizontal, como el indicado en la figura .
 a) Haz un diagrama de cuerpo libre. b) Calcular la fuerza con que el plano reacciona contra el
bloque.
 Solución
 a) Las fuerzas que actúan sobre el bloque están representadas en la figura 18, donde se elije un
eje de coordenadas cuyo origen es el centro del cuerpo, mostrándose las fuerzas verticales: el
peso y la normal
 El peso del cuerpo, dirección vertical y sentido hacia abajo.
 Normal, fuerza que el plano ejerce sobre el bloque.
 Al diagrama así mostrado se le llama diagrama de cuerpo libre.
 b) Para calcular la fuerza que el plano ejerce sobre el bloque aplicamos la segunda ley de
Newton:
 Como actúa hacia arriba y actúa hacia abajo, la resultante viene dada en módulo por N – P,
que al aplicar la segunda ley de Newton escribimos:
 N – P = m . a
 Como en la dirección vertical no hay movimiento entonces la aceleración es cero (a = 0), luego
 N – P = 0
 N = P
 N = m . g (porque P = m ( g)
 Sustituyendo los valores de m y g se tiene:
 N = 2 Kg . 9,8 m/s2
 N = 19,6 N
 Esta es la fuerza con que el plano reacciona sobre el bloque.