Primera Ley De Newton

Universidad Nacional Autónoma de México.

Colegio de Ciencias y Humanidades Plantel Vallejo.

Trabajo: Primera ley del movimiento de Newton.

Profesor: Laguna Luna Roberto.

Verano 2009.

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Dedicación.

Este trabajo es sumamente importante para mí , ya que en él pongo del todo mi esfuerzo y empeño para su mayor desarrollo y comprensibilidad y sobre todo un mejor análisis sobre el tema ya mencionado que es “la primera ley newtoniana”, en dado caso este trabajo es dedicado principalmente a mis padres que gracias a ellos eh podido llegar hasta donde ahora me encuentro ya que sin su apoyo no podría estar donde me encuentro el día de hoy, también a mi profesor Laguna Luna Roberto ya que gracias a él y a su gran trayectoria como maestro y sus grandes habilidades intelectuales con tanta experiencia hace que este trabajo le demos un valor muy importante gracias a sus conocimientos que hemos adquirido de él a través de su aprendizaje que nos otorga y nos brinda en cada sesión de clase y a si dar el mejor desempeño sobre la materia y obtener el mejor y la mayor evaluación posible que sea bien merecida por nosotros mismos y dada por el maestro y sobre todo gracias a los compañeros ya que hay un gran compromiso entre todos para que este trabajo resulte adecuadamente y tengamos una evaluación excelente sobre nuestro desempeño, y ya por ultimo y de ante mano muchas gracias a todos aquellos que me han apoyado a través de mi gran trayectoria académica.

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Índice.

Primera ley de newton. 1. El movimiento según Aristóteles. Pag.4 1.1. El movimiento según Galileo. Pag.4 1.2. Concepto de fricción. Pag.5. 1.3. Concepto de fuerza. Pag.5 1.4. Concepto de inercia. Pag.6 1.5. Primera ley de newton o ley de inercia. Pag.6

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Contenido. 1. El movimiento según Aristóteles. La idea de que una fuerza causa un movimiento data del siglo IV a.C. cuando los riegos desarrollaban algunos conceptos científicos Aristóteles, el científico griego más destacado, estudió el movimiento y lo dividió en dos tipos: movimiento natural y movimiento violento. Se suponía que los objetos buscaban sus lugares naturales de reposo: las rocas en el suelo y las nubes en el alto de cielo. Era “natural” que las cosas pesadas cayeran y las muy ligeras ascendieran. Por otro lado se consideraba como movimiento violento un movimiento impuesto es decir que surgía una causa externa para que este tuviera algún movimiento, como ejemplo una carreta es movida por un caballo. Aristóteles (384-322 A.C.) creía que se requería una fuerza para mantener un objeto en movimiento a lo largo de un plano horizontal. Para Aristóteles, el estado natural de un objeto era el reposo, y creía que era necesaria una fuerza para mantenerlo en movimiento . Más aún, Aristóteles argumentaba que, cuanto mayor fuera la fuerza ejercida sobre el objeto, mayor sería su rapidez.

1.1. El movimiento según Galileo. Galileo sostenía que, para un objeto, es tan natural estar en movimiento con velocidad constante como lo es estar en reposo. Para entender la idea de Galileo, considere las siguientes observaciones que implican movimiento a lo largo de un plano horizontal. Empujar un objeto con una superficie rugosa a lo largo de una mesa con rapidez constante requiere cierta cantidad de fuerza, y empujar un objeto igualmente pesado con una superficie muy lisa a través de la mesa a l misma rapidez requerirá menos fuerza. Si entre la superficie y el objeto de la mesa se coloca una capa de aceite u otro lubricante, entonces casi no se requiere fuerza para mover al objeto. Fue el genio Galileo el que imagino tal mundo idealizado (uno donde no existe fricción). Esta 4

idealización lo condujo a su extraordinaria conclusión de que, si no se aplica fuerza a un objeto en movimiento, el objeto continuará moviéndose con velocidad constate en una línea recta.

1.2 Concepto de fricción. Se llama fricción a la fuerza que actua entre dos materiales que se tocan mientras se deslisan uno al lado del otro. La fricción se debe a las irregularidades de las superficies de los objetos en contacto. Hasta las superficies muy lisas tienen irregularidades microscópicas que dificultan el movimiento.

1.3 Concepto de fuerza. La fuerza es todo agente capaz de modificar la velocidad o la forma de los objetos. No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o energía. En el Sistema Internacional de Unidades, la fuerza se mide en néwtones(N). 5

La fuerza es una magnitud vectorial capaz de deformar los cuerpos (efecto estático), modificar su velocidad o vencer su inercia y ponerlos en movimiento si estaban inmóviles (efecto dinámico). En este sentido la fuerza puede definirse como toda acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo (imprimiéndole una aceleración que modifica el módulo, la dirección, o el sentido de su velocidad), o bien de deformarlo. 1.4 Concepto de inercia. La tendencia de un objeto para mantener su estado de reposo o de movimiento uniforme en una línea recta se llama inercia. Como resultado la primera Ley de Newton con frecuencia se llama ley de inercia. 1.5 Primera ley de newton. “Todo objeto continua en su estado de reposo o velocidad uniforme en una línea recta, en tanto no actué sobre él una fuerza neta.”

La primera ley de Newton, conocida también como Ley de inercia, nos dice que si sobre un cuerpo no actúa ningún otro, este permanecerá indefinidamente moviéndose en línea recta con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero). Como sabemos, el movimiento es relativo, es decir, depende de cual sea el observador que describa el movimiento. Así, para un pasajero de un tren, el interventor viene caminando lentamente por el pasillo del tren, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andén de una estación, el interventor se está moviendo a una gran velocidad. Se necesita, por tanto, un sistema de referencia al cual referir el movimiento. La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos como Sistemas de referencia inerciales, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante. En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, puesto que siempre hay algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos, pero siempre es posible encontrar un sistema de referencia en el que el problema que estemos estudiando se pueda tratar como si estuviésemos en un sistema inercial. En muchos casos, suponer a un observador fijo en la Tierra es una buena aproximación de sistema inercial.

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Resumen. Información Parámetros. relevante. -No tiene dirección o Fuerza. (newtons) sentido. Masa.(Kilogramo) -No existe aceleración Inercia. alguna. No hay variación de velocidad.

Formulas.

Fuerza de Fricción.

-Tiene una velocidad constante o uniforme. -Su trayectoria es en línea recta. -No existe variación de tiempo.

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Problemas. Momento de inercia de una distribución continua de masa 1.-¿Pasamos de una distribución de masas puntuales a una distribución continua de masa. La fórmula que tenemos que aplicar es?

dm es un elemento de masa situado a una distancia x del eje de rotación Resolveremos varios ejemplos divididos en dos categorías •

Aplicación directa del concepto de momento de inercia

•

Partiendo del momento de inercia de un cuerpo conocido

2.-Momento de inercia de una varilla Vamos a calcular el momento de inercia de una varilla de masa M y longitud L respecto de un eje perpendicular a la varilla que pasa por el centro de masas. ¿La masa dm del elemento de longitud de la varilla comprendido entre x y x+dx es?

El momento de inercia de la varilla es

Aplicando el teorema de Steiner, podemos calcular el momento de inercia de la varilla respecto de un eje perpendicular a la misma que pasa por uno de sus extremos.

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3.-Momento de inercia de un disco Vamos a calcular el momento de inercia de un disco de masa M y radio R respecto de un eje perpendicular al plano del disco y que pasa por su centro.

¿Tomamos un elemento de masa que dista x del eje de rotación. El elemento es un anillo de radio x y de anchura dx. Si recortamos el anillo y lo extendemos, se convierte en un rectángulo de longitud 2px y anchura dx, cuya masa es?

El momento de inercia del disco es

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3.-Momento de inercia de un cilindro Vamos a calcular el momento de inercia de un cilindro de masa M, radio R y longitud L respecto de su eje.

¿Tomamos un elemento de masa que dista x del eje de rotación. El elemento es una capa cilíndrica cuyo radio interior es x, exterior x+dx, y de longitud L, tal como se muestra en la figura. La masa dm que contiene esta capa es?

El momento de inercia del cilindro e

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4.-Momento de inercia de una placa rectangular Vamos a calcular el momento de inercia de una placa rectangular delgada de masa M de lados a y b respecto del eje que pasa por la placa. Tomamos un elemento de masa que dista x del eje de rotación. El elemento es un rectángulo de longitud a de anchura dx. La masa de este rectángulo es

¿El momento de inercia de la placa rectangular es?

5.-Momento de inercia de un disco Vamos a calcular el momento de inercia de un disco de masa M y radio R, respecto de uno de sus diámetros. ¿Tomamos un elemento de masa que dista x del eje de rotación. El elemento es un rectángulo de longitud 2y de anchura dx. La masa de este rectángulo es?

El momento de inercia del disco es

Haciendo el cambio de variable x=R·cosθ y=R·senθ 12

Llegamos a la integral

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Preguntas. 1.-¿Cuál es el enunciado de la Primera Ley de Newton? R.-La primera ley de Newton señala que "Todo cuerpo continua en su estado de reposo o velocidad uniforme en línea recta a menos que una fuerza neta actué sobre él y lo obligue a cambiar ese estado". Esto contrasta con lo que creyó Aristóteles, quien pensaba que se necesitaba una fuerza continua para mantener un objeto en movimiento sobre un plano horizontal. 2.-¿Qué es Inercia?¿Por qué a la primera ley de Newton también se le conoce como ley de la inercia? R.-La inercia es la tendencia que presenta un cuerpo en reposo a permanecer inmóvil, o la de un cuerpo en movimiento a tratar de no detenerse. A la primera ley de Newton se le conoce como ley de la Inercia, ya que describe con presición el comportamiento de la inercia. 3.-¿Se aplica la ley de inercia a objetos en movimiento o en reposo? R.-Obviamente, la ley de la inercia se aplica tanto a los cuerpos en movimiento como a los cuerpos en reposo. Por tanto, la ley de la inercia se aplica a todos los cuerpos de forma independiente a cual sea su estado de movimiento. 4.-La primera Ley de Newton establece que no se requiere fuerza alguna para mantener un cuerpo en movimiento. ¿Por qué, entonces, un ciclista tiene que pedalear permanentemente para continuar avanzando? R.-Sucede que en que en el caso del ciclista existe una fuerza que se opone a que la bicicleta continue moviéndose, esta es la fuerza de fricción. Entonces, el ciclista debe vencer la fuerza de rozamiento que lo va frenando progresivamente, es por ello que debe pedalear continuamente. 5.-Si un astronauta lanza una roca en un sitio del cosmos donde no hay influencia de fuerza gravitatoria o de roce a) ¿Se detendrá la roca gradualmente ¿, b)¿Se seguirá moviendo con la misma velocidad y la misma dirección? R.a)No, la roca debería describir una trayectoria en línea recta en la 14

dirección en la cual fue lanzada sin detenerse jamás. b)La roca debería seguir moviéndose sin variar la velocidad con la que fue lanzada y en la misma dirección, según se enuncia en la primra ley de newton. 6.-Cuando un automóvil es chocado por detrás, se corre el riesgo de que sus pasajeros sufran daños en el cuello. ¿de qué forma se aplica la Ley de Newton en este caso?, ¿cuál es el papel de los apoya cabeza y cómo puede evitar esos daños?. R.-Debido a la primera ley de Newton, los cuerpos en reposo tienden a continuar en reposo. De tal manera que cuando, por la fuerza del choque, el carro sale disparado hacia adelante, sus ocupantes que estaban en reposo tienden a permanecer en reposo, por lo que sus cabezas se impulsaran hacia atrás con respecto al carro. Por eso sentimos el jalón en todo nuestro cuerpo. Debido a esta fuerza. De allí que debemos proteger la cabeza colocándole un apoyo para que la fuerza opuesta a la del choque no induzca un movimiento sobre ésta.

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Bibliografía.

-Física conceptual. Hhewitr Pags. 46-54. QC23, H47918 -Física. Machlop Pags. 73,74,77, 81. QC23, M3218. -Física principios y aplicaciones. Giancoli. Sexta edición Pags. 72-75 -Www.físicamoderna.com -www.leyesdenewton.html.com

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