Download Física I Plataforma Semana 5 Las Leyes de Newton Rubén Darío

UNIVERSIDAD DEL VALLE DE MEXICO
CAMPUS HERMOSILLO
PREPARATORIA
________________________________________
Por siempre responsable de lo que se ha cultivado
Física I
Plataforma Semana 5
Las Leyes de Newton
Rubén Darío Mézquita Robles
Hermosillo, Sonora; Septiembre 2011.
a) Con el objetivo de dar a entender en qué consisten las Leyes de Newton,
de donde provienen, que dicen, que factores influyen en ella y mencionar
ejemplos donde se empleen dichas leyes trataremos este ensayo.
b) Isaac Newton es considerado uno de los más grandes científicos de la
historia por sus avances científicos de la época, gracias a sus aportes a la
física en las leyes o principios de Newton.
Newton empezó por la mecánica, la cual le dio las bases para sus
conocimientos en la física, descubrió lo que es la inercia (resistencia de un
cuerpo al movimiento), definió la masa (cantidad de materia en un cuerpo) y
como los cuerpos sufren una acción y reacción.
Isaac escribió “los principios matemáticos de la filosofía natural”, donde
enuncia las leyes del movimiento, cuales serán vistas a lo largo del tema.
Isaac Newton (25 de Diciembre de 1642 – 20 de Marzo de 1727):
c) Es considerado uno de los más grandes científicos en toda la historia.
Aportó grandes avances a varias ramas de la ciencia, sirviendo como modelo
a seguir para muchos científicos de la época. Fue un físico, astrónomo y
matemático inglés.
Estudió en una escuela primaria en Grantham. En el verano de 1661 ingresó
en el Trinity College de la Universidad de Cambridge y en 1665 recibió su
título de bachiller. Trabajó como catedráctico de física y matemáticas en la
Universidad de Cambridge.
Siendo un gran físico y matemático, recibió el título de profesor en 1668
dedicándose a investigaciones en cuanto a las matemáticas.
Newton fue, junto al matemático alemán Gottfried Wilhelm Leibniz, uno de
los inventores de la rama de las matemáticas denominada cálculo (en 1696).
También resolvió cuestiones relativas a la luz y la óptica, formuló las leyes
del movimiento y dedujo a partir de ellas la ley de la gravitación universal.
Descubrió la dispersión de la luz y formuló la teoría corpuscular de la luz.
Sin embargo, si hubo un avance científico histórico por parte de Newton
fueron las 3 leyes que este postuló como las Leyes o Principios de Newton.
En 1665, cuando Newton tenía 23 años, comenzó a desarrollar los principios
de la mecánica, que terminaron siendo la base teórica de todo el desarrollo
de la física dinámica (fuerza y movimiento) desde el siglo XVIII.
Un cuerpo no cambiará su estado de reposo o movimiento hasta que otro
cuerpo interactúe con este (un cuerpo no cambia su velocidad por sí
mismo), propiedad denominada como Inercia.
Se debe aplicar una fuerza tanto para mover un cuerpo como para detenerlo
(fuerza vence la inercia).
Podemos definir a la Inercia como la resistencia de un cuerpo en reposo al
movimiento, o del movimiento al reposo.
La Primera Ley de Newton (o Ley de Inercia), postula que sin acciones de
otros cuerpos, un cuerpo mantiene su estado de reposo y movimiento,
como bien se explica el fenómeno de la Inercia. El movimiento termina
cuando fuerzas externas de fricción actúan sobre la superficie del cuerpo
hasta que se detiene. Por ejemplo, un objeto tarda más en detenerse al estar
en movimiento en una superficie de hielo, ya que este presenta menor
fricción que materiales como el cemento.
Ejemplos de Inercia pueden ser cuando frena un vehículo en movimiento y
todos los que van dentro tienden a irse adelante (al igual que se van atrás
cuando de pronto acelera). El vuelo sobrante con el que se frena al correr es
otro ejemplo.
Al principio, Newton optó por definir a la Masa como la cantidad de materia
de un cuerpo, cosa que después cambió al darse cuenta como la inercia
interactuaba con ella. No se debe confundir masa con peso, ya que el peso
es la masa que actúa con cierta aceleración, por lo que puede variar según
la gravedad, mientras que la masa siempre será la misma sea donde se esté.
Como ejemplo podemos poner un balón en movimiento (15km/h) el cual
puede ser detenido fácilmente con el cuerpo o extremidades; sin embargo
no se puede hacer lo mismo con un automóvil de alrededor de 1000kg ya
que por su “excesiva cantidad de masa” sería imposible y/o un acto mortal
detener dicho objeto con tanta masa.
A mayor masa mayor inercia, por lo que a la masa se le puede definir como
la medida de la inercia.
La Segunda Ley de Newton (o Ley de Fuerza), establece la relación entre el
cambio de la velocidad de un cuerpo y las fuerzas debidas a la interacción
con otros cuerpos. El cambio de velocidad indica la aceleración. Esto quiere
decir que si se le aplica fuerza a un cuerpo este presenciará una aceleración
según la fuerza que se le aplique. La aceleración hace presencia en la misma
dirección que la fuerza aplicada y es inversamente proporcional a la masa
del cuerpo que se mueve.
Esta ley se aplica tanto en el caso de la fuerza neta como en el de la
aceleración.
Para la Aceleración dice que “la aceleración del cuerpo, causada por las
interacciones con otros cuerpos, es directamente proporcional a la fuerza
neta e inversamente proporcional a su masa” (a=F/m).
Un ejemplo puede ser el lanzamiento de una pelota de golf, donde se aplica
cierta fuerza al golpear la pelota, y según la magnitud de dicha fuerza y la
cantidad de masa que tenga la pelota, se denominará la aceleración que
esta ha de tener.
Para la Fuerza neta dicta que “el producto de la masa y la aceleración de un
cuerpo es igual a la intensidad de la fuerza neta que resume las acciones de
otros cuerpos” (F=ma) (F=newton, m=kg, a=m/s2).
Por ejemplo: una moto necesita emprender 3126.6 N (F) para que despegue
a una aceleración de 27.8m/s en 2.4 segundos con una masa de 270kg.
La Tercera Ley de Newton postula que la fuerza que impulsa un cuerpo
genera una fuerza igual que va en sentido contrario. Esto significa que un
cuerpo ejercerá una fuerza sobre otro, y este reaccionará ejerciéndole la
misma fuerza al cuerpo que la ejerció al principio, habrá una interacción
entre los cuerpos. (A->B) (B->A).
A esta ley también se le conoce como Principio de Acción y Reacción,
señala que cada acción (producida por y a un cuerpo) corresponde a una
reacción igual o contraria.
Un ejemplo muy simbólico es el del lanzamiento de un cohete, donde este
ejerce una gran fuerza sobre los gases que hace reaccionar, los cuales
ejercerán esa misma fuerza hacia el cohete, haciéndolo despegar. Otro
ejemplo es al estirar un resorte por ambos lados, la fuerza ejercida hace que
al soltarlos busquen su posición original, causado por la fuerza con la que se
jalaron ambos extremos. Otro ejemplo sería la lanzar una pelota a la pared,
esta rebota porque ejerce cierta fuerza a un objeto solido, el cuál devuelve
dicha fuerza hacia su punto de origen de lanzamiento (tomando en cuenta
masas).
Si empujamos una mesa estamos ejerciendo una fuerza sobre ella; si
miramos nuestras manos, podremos ver qué están deformadas por la fuerza
y sentimos dolor. Eso quiere decir que la mesa también ejerció una fuerza
sobre nuestras manos.
La óptica fue otra área por la que Newton demostró interés muy pronto. Al
tratar de explicar la forma en que surgen los colores llegó a la idea de que
la luz del Sol es una mezcla heterogénea de rayos diferentes.
Newton obtuvo en el campo de las matemáticas sus mayores logros.
Generalizó los métodos que se habían utilizado para trazar líneas tangentes
a curvas y para calcular el área bajo una curva. Newton desarrolló en el
otoño de 1666 lo que se conoce hoy como cálculo, un método nuevo y
poderoso que situó a las matemáticas modernas por encima del nivel de la
geometría griega.
d) Isaac Newton fue un científico sin igual, innovando varias ciencias, en
especial la física, implementando las primeras leyes de la física mecánica, de
la cual saca 3 leyes principales sobre el movimiento.
La Primera ley (inercia) nos indica cómo es que un cuerpo no es cambiado
de movimiento o estabilidad a no ser que otro cuerpo interfiera. Por ejemplo
el movimiento involuntario al frenar un auto.
La Segunda Ley (fuerza) dice cómo es que tanto la aceleración como la
fuerza dependen de las circunstancias en las que los cuerpos estén
involucrados (masa, aceleración y fuerza). Por ejemplo la aceleración que
tomará un objeto según la fuerza aplicada y su masa previa.
La Tercera Ley postula como es que un cuerpo al ejercer cierta fuerza sobre
otro terminará recibiendo dicha fuerza por parte del otro objeto. Por
ejemplo el despegue de un cohete por la fuerza aplicada a gases.
Isaac Newton fue un grande e innovador científico para sus tiempos por los
grandes aportes que este logró dar a las ciencias como la física y las
matemáticas. No sólo dio las grandes aportaciones a la física mecánica
explicando el fenómeno del movimiento e interacción entre los cuerpos;
también tuvo varios logros en los campos de la óptica, donde dedujo que
los colores vienen de una mezcla heterogénea producida por los rayos del
Sol, y en las matemáticas al lograr sacar el área de una superficie curva.
Fueron sus estudios y sus ganas de progresar las que lo llevaron a ser el
científico que se reconoce hoy en día.
e)
Slisko, Josip (2010), Física 1: El Gimnasio De La Mente, Pearson Educación de
México S.A de C.V, México, Segunda edición, p. 214-225
Biblioteca de Consulta Microsoft ® Encarta ® 2005. © 1993-2004 Microsoft
Corporation. Reservados todos los derechos.
Lecturas de la 5ta semana de la plataforma de física de uvm.