Leyes de Newton

Curso de Física I

Ejemplos de fuerzasFuerzas de contacto Fuerzas de campo

m M

q Q

Hierro N S

Si dos cuerpos interactúan, la fuerza ejercida sobre el cuerpo 1 por el cuerpo 2 es igual y opuesta a la fuerza ejercida sobre el cuerpo 2 por el cuerpo 1:

F12 = -F21

2

1

F12F21

F12 = -F21

F12

F21

Tercera ley de Newton

Cuando las fuerzas que actúan sobre un cuerpo suman cero, se dice que está en equilibrio traslacional. Si el cuerpo está en reposo, está en equilibrio estático, mientras que si se mueve con velocidad constante, está en equilibrio dinámico.

Equilibrio

n

n’

w

w’

n = -n’ y w = -w’

Para preparar un diagrama de cuerpo libre para un objeto dado:

1. Identifique y aísle el cuerpo en cuestión. Haga un diagrama en el que el cuerpo aparezca claramente identificado.

2. Identifique todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo aislado. Trace cada una en el diagrama de cuerpo libre, como una flecha con identificación, con su dirección y magnitud aproximadas.

3. Si interviene más de una dirección, trace un conjunto de ejes coordenados con el origen en un punto fijo del diagrama; es decir que no esté fijo al cuerpo mismo. Escoja estos ejes de tal manera que se pueda sacar con facilidad los componentes de las diversas fuerzas, a lo largo de los ejes.

4. Descomponga todas las fuerzas en sus componentes con respecto a los ejes coordenados que ha seleccionado.

5. Si incluye una flecha que represente la posible dirección de la aceleración del cuerpo, haga que se distinga claramente de las flechas que representan fuerzas.

Técnicas de solución de problemas

Suma de fuerzas

Las fuerzas se representan como vectores, por lo tanto, deben sumarse como tales.

F1 F2

F3 = F1 + F2

Semáforo en reposo

53°37°

T1T2

T3

w

T3

Diagrama de cuerpo libre del semáforo

Diagrama del nudo que une los cables

T1

T2

T3

53°37°

x

y

Caja sobre plano inclinado

d

m

w = mg

mg cos

mg sen

a

n

y

x

Máquina de Atwood

m1

m2

m1 m2

TT

m1g m2g

a

a

Dos objetos conectados

m1

m2

m1

T

m1g

a

w = m2g

m2g cos

m2g sen

a

n

y

x

T

Un bloque empuja a otro

m1m2

F

F

w1

n1

P’

w2

n2

P

Fuerza de fricciónLa fuerza de fricción es el resultado de la interación de un cuerpo con sus alrededores.

Si se aplica una fuerza F a un objeto sobre una superficie, la superficie ejerce una fuerza de fricción f, la cual se opone a la fuerza F. Si el cuerpo permanece en reposo, se tendrá F=f. A esta fuerza se le llama fuerza de fricción estática, fe. Cuando la fuerza F es lo suficientemente grande, el cuerpo comenzará a moverse, en este caso la fuerza de fricción será fe,max.

Ffe

w

n

Fricción cinéticaLa fuerza de fricción cinética fc se presenta cuando el cuerpo esta en movimiento. En general la fuerza de fricción cinética es menor que la fuerza de fricción estática máxima fe,max.

Ffc

w

n

Movimiento|f|

fe,max = en

fc = cn

fe = F

Región estática Región cinéticaF

Medición de e y c

w = mg

mg cos

mg sen

n

y

xf

Objetos conectados con fricción

m1

m2

F

F

T

fc

m1g

n

F cos

F sen

a

m2g

T