Guía de estudio para las leyes de Newton

1. LEYES DE NEWTON
DISCUSIÓN VIRTUAL PARA FÍSICA I
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE EL SALVADOR.
Instructor: Mario Platero

2. 1º - Siguiendo las
líneas mostradas
en el esquema,
presenta una
definición general
para las 3 leyes de
Newton.
Ejemplo:
“La tercera ley de Newton
dice que para cada acción
hay reacción una igual y
opuesta”
“La tercera ley de Newton
dice que para cada acción
que es una fuerza, hay
una reacción igual y
opuesta”

3. Concepto de fuerza.
2º - Define el concepto de fuerza, así como su clasificación en fuerza de contacto,
fuerzas de campo y su naturaleza vectorial.
3º - Define fuerza normal, fuerza de fricción, coeficiente de fricción, fuerza de tensión y
compresión, torsión (torque). Realiza un esquema para cada una de las definiciones.

4. Primera Ley de Newton.
Conocida también como la
Ley de la Inercia,
establece que un objeto
permanecerá en reposo o
con movimiento rectilíneo
uniforme, al menos que
sobre él actúe una fuerza
externa.
Vídeo – 1º Ley de Newton
También se puede ver en: https://youtu.be/umX-Cq5t0os

5. 4º - Contesta las siguientes preguntas.
• ¿Qué es el equilibrio?
• ¿Un cuerpo a velocidad constante se mantiene en
equilibrio?¿si, no por qué?
• Para que un cuerpo se encuentre en equilibrio ¿Cómo
debe ser el resultado de su fuerzas?. Demuéstralo con
un ejemplo implementado el DCL y formulas
matemáticas.

6. Segunda ley de Newton.
Se nos dice que la fuerza
neta aplicada sobre un
cuerpo es proporcional a la
aceleración que adquiere
dicho cuerpo, se expresa de
a siguiente manera.
𝐹𝑛𝑒𝑡𝑎 = 𝑚 𝑎 Vídeo – 2º Ley de Newton
También se puede ver en: https://youtu.be/Huj224SKR1E

7. 5º - Contesta las siguientes preguntas.
• ¿Qué es Fuerza neta?.
• ¿Qué tipo de proporcionalidad, directa o inversa, poseen 1) la
aceleración con la masa y 2) la aceleración con la fuerza?. Realizar
un esquema para reforzar su análisis.
• Un objeto no experimenta aceleración. ¿Cuál de los siguientes
enunciados NO puede ser cierto para el objeto?. Realizar esquema.
– Una sola fuerza actúa sobre el objeto.
– No actúan fuerzas sobre el objeto.
– Sobre el objeto actúan fuerzas, pero éstas se cancelan.

8. Ejemplo 1
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?
• ¿Es primera o segunda ley de Newton?
• El cuadro se encuentra en equilibrio y no existe una fuerza externa que
modifique su estado, por lo tanto es Primera Ley de Newton.
• ¿Qué ecuación necesito para resolver el problema?
• 𝐹 = 0
Preguntas personales antes de resolver el problema: (intenta responder antes de ver la respuesta)

9. Ejemplo 1
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?
Paso 1 - DCL
Dentro del DCL
definir el nombre de
los vectores a
analizar.
Paso 2 – Plantear ecuaciones
𝐹 = 0
𝐹𝑥 = 0 𝑦 𝐹𝑦 = 0

10. Paso 3 – Realizar sumatoria en X
𝐹𝑥 = 0
𝑇𝑏 𝑐𝑜𝑠 60° − 𝑇𝑎 cos 60° = 0
Despejamos 𝑇𝑎
𝑇𝑎 =
𝑇𝑏 cos 60°
cos 60°
𝑻 𝒂 = 𝑻 𝒃 (𝟏)

11. Paso 4 – Realizar sumatoria en Y
𝐹𝑦 = 0
𝑇𝑏 𝑠𝑒𝑛 60° + 𝑇𝑎 sen 60° − 𝑚𝑔 = 0
𝑻 𝒃 𝒔𝒆𝒏 𝟔𝟎° + 𝑻 𝒂 𝒔𝒆𝒏 𝟔𝟎° = 𝒎𝒈 (𝟐)

12. Paso 5 – Resolver igualdad
De la sumatoria en X tenemos:
𝑻 𝒂 = 𝑻 𝒃 (𝟏)
De la sumatoria en Y tenemos:
𝑻 𝒃 𝒔𝒆𝒏 𝟔𝟎° + 𝑻 𝒂 𝒔𝒆𝒏 𝟔𝟎° = 𝒎𝒈 (𝟐)
Al sustituir (1) en (2) tenemos:
𝑇𝑏 𝑠𝑒𝑛 60° + 𝑇𝑏 𝑠𝑒𝑛 60° = 𝑚𝑔
2𝑇𝑏 𝑠𝑒𝑛 60° = 𝑚𝑔
𝑇𝑏 =
𝑚𝑔
2𝑠𝑒𝑛(60°)
𝑇𝑏 =
(2𝐾𝑔 )(9.81 𝑚/𝑠2)
2𝑠𝑒𝑛(60°)
𝑻 𝒂 = 𝑻 𝒃 = 𝟏𝟏. 𝟑𝟏 𝑵

13. Ejemplo 2
Una caja con masa de 50 kg es arrastrada a través del piso por una cuerda que
forma un ángulo de 30º con la horizontal. ¿Cuál es el valor aproximado del
coeficiente de rozamiento cinético entre la caja y el piso si una fuerza de 250 N
sobre la cuerda es requerida para mover la caja con rapidez constante de 20
m/s como se muestra en el diagrama?

14. • ¿Es primera o segunda ley de Newton?
• El objeto se mueve a velocidad constante, el valor de la aceleración es
cero. Por lo tanto es Primera Ley de Newton.
• ¿Qué ecuación necesito para resolver el problema?
• 𝐹 = 0
Preguntas personales antes de resolver el problema: (intenta responder antes de ver la respuesta)

15. Paso 1 – Realizar el DCL
Paso 2 – Plantear ecuaciones
𝐹 = 0 𝐹𝑥 = 0 𝑦 𝐹𝑦 = 0
Paso 3 – Realizar sumatoria en X
𝐹𝑥 = 0
𝐹𝑥 − 𝑓𝑘 = 0
Sustituimos la componente de la fuerza en X y la fuerza de fricción.
𝐹𝑐𝑜𝑠 30° − 𝜇𝑁 = 0
𝑭𝒄𝒐𝒔 𝟑𝟎° = 𝝁𝑵 (𝟏)

16. Paso 4 – Realizar sumatoria en Y
𝐹𝑦 = 0
𝑁 + 𝐹𝑦 − 𝑊 = 0
Sustituimos la componente de la fuerza en Y, y el peso.
𝑁 + 𝐹𝑠𝑒𝑛(30°) − 𝑚𝑔 = 0
𝑵 = 𝒎𝒈 − 𝑭𝒔𝒆𝒏 𝟑𝟎° (𝟐)

17. Paso 5 – Resolver igualdad
De la sumatoria en X tenemos:
𝑭𝒄𝒐𝒔 𝟑𝟎° = 𝝁𝑵 (𝟏)
De la sumatoria en Y tenemos:
𝑵 = 𝒎𝒈 − 𝑭𝒔𝒆𝒏 𝟑𝟎° (𝟐)
Al sustituir (2) en (1) tenemos:
𝐹𝑐𝑜𝑠 30° = 𝜇 𝑚𝑔 − 𝐹𝑠𝑒𝑛 30°
𝜇 =
𝐹𝑐𝑜𝑠(30°)
𝑚𝑔 − 𝐹𝑠𝑒𝑛 30°
𝜇 =
(250𝑁)𝑐𝑜𝑠(30°)
50𝐾𝑔 (9.81𝑚/𝑠2) − 250𝑁 𝑠𝑒𝑛 30°
𝝁 = 𝟎. 𝟓𝟗

18. Ejemplo 3
¿Qué fuerza resultante F se requiere para dar a un bloque de 6 kg una
aceleración de 2 m/s2?
F = ?6 kg
a = 2 m/s2
𝐹 = 𝑚 𝑎
𝐹 = (6 𝑘𝑔)(2 𝑚/𝑠2
)
F = 12 N
Recuerde unidades consistentes para fuerza, masa y aceleración en todos los problemas.

19. EJEMPLO 4
Una fuerza neta de 4.2 x 104 N actúa sobre un avión de 3.2 x 104 kg durante el
despegue. ¿Cuál es la fuerza sobre el piloto del avión, de 75 kg?
F = 4.2 x 104 N
m = 3.2 x 104 kg
+
F = ma
Primero encuentre la aceleración a del avión.
𝑎 =
𝐹
𝑚
𝑎 =
4.2 × 104
𝑁
3.2 × 104 𝑘𝑔
𝒂 = 𝟏. 𝟑𝟏
𝒎
𝒔 𝟐

20. Para encontrar F sobre el piloto de 75 kg, suponga la misma aceleración:
𝐹 = 𝑚 𝑎
𝐹 = 75 𝑘𝑔 1.31
𝑚
𝑠2
𝑭 = 𝟗𝟖. 𝟒 𝑵

21. 6º - Ejercicios propuestos.(TODOS DEBEN DE INCLUIR LOS ESQUEMAS Y DCL)
1. Una pelota de tenis de 54 gm está en contacto con la raqueta durante una
distancia de 40 cm cuando sale con una velocidad de 48 m/s. ¿Cuál es la
fuerza promedio sobre la pelota? R// 156 N
2. Tres fuerzas actúan como se muestra en la figura 1 sobre un anillo. Si el
anillo se encuentra en equilibrio, ¿Cuál es la magnitud de la fuerza F?
Figura 1

22. 6º - Ejercicios propuestos.(TODOS DEBEN DE INCLUIR LOS ESQUEMAS Y DCL)
3. Encuentre la aceleración del sistema y la tensión en la cuerda para el
arreglo que se muestra. No existe fricción.

23. 6º - Ejercicios propuestos.(TODOS DEBEN DE INCLUIR LOS ESQUEMAS Y DCL)
4. Una pelota de 100N suspendida por una cuerda A es tirada hacia un lado
en forma horizontal mediante otra cuerda B y sostenida de tal manera que
la cuerda A forma un ángulo de 30° con el poste vertical ¿encuentre las
tensiones en las cuerdas A y B.

24. 6º - Ejercicios propuestos.(TODOS DEBEN DE INCLUIR LOS ESQUEMAS Y DCL)
5. Encuentre la aceleración del sistema que se muestra abajo. (Máquina de
Atwood.) R// 𝟒. 𝟐𝟎
𝒎
𝒔 𝟐

25. «Lo que sabemos es una gota de agua; lo que
ignoramos es el océano».
- Isaac Newton -