1. Leyes de Newton de la dinámica
Joel Barría

2. Dinámica
Es la parte de la Mecánica que estudia el
movimiento de los cuerpos considerando las causas
que generan su movimiento.

3. El movimiento según Aristóteles
— Movimiento natural
— Movimiento violento
384-322 a.c.

4. El movimiento según Aristóteles
— El estado natural de un objeto es
el reposo.
— Mientras más pesado un objeto
más rápido cae.
384-322 a.c.

5. El movimiento según Galileo
— Los objetos caen con la misma
rapidez en el vacío independiente
de su peso.
1564 -1642

6. El movimiento según Galileo
— Los objetos llegan al reposo por la fricción no por su naturaleza.
— Si no hay interferencia para un objeto en movimiento este se mantiene
en línea recta siempre (Inercia).

7. El movimiento según Newton
Primera ley
Ley de Inercia
— Todo objeto continúa en su
estado de reposo o de
movimiento uniforme en
línea recta, a menos que sea
obligado a cambiar su estado
por fuerzas que actúan sobre
él.
1642 -1727

8. Experimento

9. Experimento
F ∝a
Directamente proporcionales

10. Experimento
1
a∝
m
Inversamente proporcionales

11. Segunda ley de Newton
Si una fuerza externa neta actúa sobre
un cuerpo, éste se acelera en la misma
dirección que la fuerza neta. El vector
fuerza neta es igual a la masa del
cuerpo multiplicada por su aceleración.

12. Segunda ley de Newton
r
r
F = ma
1N = 1kg·m / s
2

13. Segunda ley de Newton
r
r
F = ma
(Fx , Fy , Fz ) = m(a x , a y , a z ) = (ma x , ma y , ma z )
F x = ma x
F y = ma y
F z = ma z

14. Segunda ley de Newton

15. La segunda ley sostiene que la variación temporal de una cantidad
llamada momentum es proporcional a la fuerza.
El momentum de un objeto es un producto de dos
partes: su masa y su velocidad.
Así la segunda ley de Newton puede escribirse
matemáticamente como:
Cambio del momentum
con respecto al tiempo.
d
F = (mv )
dt
Dino Salinas

16. Si la masa es constante, la ecuación anterior puede escribirse en la forma:
d
F = m (v ) = ma
dt
Dino Salinas

17. Impulso
— Impulso = fuerza x intervalo de tiempo
d
F = m (v )
dt
I = Fdt = m(dv )
El impulso es el cambio en la cantidad de movimiento.

18. Aplicación de la segunda ley de newton
r
F
60º
m
Si la masa m de 50 kg de la r
figura sale del reposo, debido
a la acción de una fuerza | F |
de 100 N, determine la
aceleración (magnitud, dirección y sentido) que adquiere.

19. Tercera ley de Newton
Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un
cuerpo B (“una acción”), entonces B ejerce una
fuerza sobre A (“una reacción”) de igual
magnitud y dirección pero en sentido contrario.
B
A

21. Tercera ley de Newton
r
r
F A = − FB
Estas fuerzas
actúan sobre
diferentes
cuerpos.

22. Pero,
¿Qué es una fuerza?

23. Fuerza e interacciones
Cotidianamente fuerza
es un empujón o tirón.

24. La Fuerza es una cantidad vectorial
— Magnitud : “cuánto” o “qué tan fuerte”
Según el SI su unidad es el Newton abreviado N
— Dirección y sentido: “hacia donde”

25. La Fuerza es una cantidad vectorial

26. Superposición de fuerzas
r
r
r
R = F1 + F2
r
r
r
El efecto de F1 y F2 sobre A es igual al de R

27. r
Fuerza neta R
r
F1
r
F2
r
F3
r
F4
r r r
r r
R = F1 + F2 + F3 + F4 + ... =
∑
i
r
Fi

28. Componentes de una Fuerza
Fx = F cos θ
Fy = Fsenθ

29. Ojo con el Sistema de Referencia

30. Tipos de Fuerza
— Fuerzas de largo alcance
Ej.: fuerza de gravedad, fuerza magnética, fuerza eléctrica, etc.
— Fuerza de contacto
Ej.: fuerza de roce, fuerza normal, tensión, etc.

31. Magnitudes de fuerzas típicas
• Fuerza gravitacional del Sol sobre la Tierra
3,5 x10 22 N
5
• Fuerza de tracción máxima de una locomotora
8,9 x10 N
• Atracción eléctrica entre el protón y el electrón
de un átomo de hidrógeno
8,2 x10 −8 N
• Atracción gravitacional entre el protón y el
electrón de un átomo de hidrógeno
3,6 x10
−47
N

32. Fuerza de largo alcance
— Ley de la gravitación de Newton
Gm1 m 2
Fg =
2
r
−11
G = 6,673x10 N·m /kg
2
2

33. Fuerza de largo alcance
r
— Peso w
Es la fuerza de atracción gravitacional que
ejerce la Tierra sobre una masa m.
w = Fg =
GmT m
rT
2
m T : masa de la tierra
rT : distancia de la masa m
al centro de la tierra

34. Fuerza de largo alcance
r
— Peso w
g=
Gm T
rT
2
Aceleración debida a la
gravedad en la superficie
terrestre.
r
r
w = mg

35. r
— Peso w
(a) 1 kg pesa 9,8 N en la Tierra
m
gT = 9 ,80 2
s
(b) 1 kg pesa 1,62 N en la Luna
m
g L = 1,62 2
s

36. Fuerzas de contacto
r
f
r
N
r
v
r
N : Fuerza Normal
r
f : Fuerza de roce

37. Fuerzas de contacto
r
— Fuerza Normal N
Es una fuerza perpendicular que ejerce
superficie sobre una masa apoyada en ella.
r
N
r
N
cualquier

38. Fuerzas de contacto
r
N
r
FC
r
N
r
N
r
FC
: fuerza de acción de la masa sobre la superficie de
acuerdo a la tercera ley de newton.
: fuerza de reacción de la superficie sobre la masa
de acuerdo a la tercera ley de newton.

39. Fuerzas de contacto
—
r
Fuerza de roce cinético f
k
r
v
r
fk
fk = µk N
µ k : coeficient e de roce cinético
Siempre contraria al desplazamiento

40. Fuerzas de contacto
—
r
Fuerza de roce estático f
s
v=0
r
fS
fS ≤ µS N
µ S : coeficient e de roce estático

41. Ej.:

42. Compresión y Tensión
Para un bloque en “equilibrio”:
Cuando actúan fuerzas opuestas que lo “oprimen” se dice que el
bloque está en estado de compresión.
Cuando actúan dos fuerzas opuestas que tiran de él se dice que el
bloque está en estado de tensión.
La tensión y la compresión tienen un “módulo” característico

43. Tensión
-Una cuerda poseerá sólo módulo de tensión, pero no de
compresión.
- Sólo se transmitirán fuerzas en sentido longitudinal.
- Si no hay roce, LA TENSIÓN SERÁ LA MISMA EN TODOS
LOS PUNTOS DE LA CUERDA.
- Una cuerda puede ser empleada para cambiar la
dirección de una fuerza sin modificar su módulo.

44. Aplicación de la tercera ley de newton
¿Qué fuerzas actúan
sobre la manzana en
equilibrio?
r
F T sobre A
r
FE sobre A

45. Ustedes
¿Estas fuerzas son un
par acción-reacción?
NO
Actúan sobre el mismo cuerpo

46. Par acción-reacción
r
r
FA sobre T = − FT sobre A

47. Par acción-reacción
r
FA sobre E
r
r
FA sobre E = − FE sobre A

48. Aplicación de la primera ley de newton
Si el peso w es de 60,0 N,
determine la tensión en
cada una de las cuerdas,
para mantener el sistema
en
equilibrio
de
traslación.

49. Aplicación de la segunda ley de newton
r
F
60º
m
r
F
Si la masa m de 50 kg de la figura sale del reposo, debido
a la acción de una fuerza |
|
de 100 N, determine la
aceleración (magnitud, dirección y sentido) que adquiere,
si el coeficiente de roce cinético entre la masa y el suelo
es de 0,1.

50. Trabajo pendiente
— Para el desarrollo de la guía 6, estudiar el capítulo 2
(Fuerza) del libro “Física para las Ciencias de la Vida”
de Alan Cromer.