SESIÓN 08
Segunda ley de Newton.
Diagrama de cuerpo libre.
Tercera Ley de Newton.
Aplicando las Leyes de Newton al equilibrio estático
y dinámico.
Masa, peso y peso
aparente.
Foro de discusión relacionado con
una herramienta TIC.
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Física general, ppt. 2021, Esquemas y mapas conceptuales de Física
........................................................................
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
2020/2021
1 / 30
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SESIÓN 08
Segunda ley de Newton.
Diagrama de cuerpo libre.
Tercera Ley de Newton.
Aplicando las Leyes de Newton al equilibrio estático
y dinámico.
Masa, peso y peso aparente.
Foro de discusión relacionado con
una herramienta TIC.
Logros esperados
Resuelve situaciones relacionadas con la fuerzas de
fricción cinética y estática, la segunda ley de Newton,
diagramas de cuerpo libre, la tercera ley de Newton y
peso aparente.
Fuerzas de fricción por deslizamiento (Parte 1)
La fuerza normal 𝒏
- Como se mencionó antes, la fuerza
ejercida sobre un objeto que se
presiona sobre una superficie está
en la dirección perpendicular a la
superficie de contacto.
- A esta fuerza la llamamos, fuerza
normal 𝒏 es la fuerza ejercida por
una superficie sobre un objeto.
Nota. Adaptado de College Physics (p. 111 ),
por Knight, R. et al., 2009 , Pearson
Education.
Figura 07
La fuerza normal.
Fuerzas de fricción por deslizamiento (Parte 1)
La fuerza de fricción cinética 𝒇 𝒌
- La fricción se ejerce por una
superficie.
- La fuerza de fricción siempre es
paralela a la superficie.
- La fricción cinética , denotada por,
𝑘
, actúa sobre un objeto al
deslizarse.
- Siempre se opone al deslizamiento
relativo.
Nota. Adaptado de College Physics (p. 112 ), por Knight,
R. et al., 2009 , Pearson Education.
Figura 08
La fuerza de fricción cinética
Fuerzas de fricción por deslizamiento (Parte 1)
EJEMPLO 06
Una persona empuja su trineo sobre una superficie horizontal cubierta de nieve
para empezar a moverse, y luego salta sobre el trineo. Después de que salta , el
trineo gradualmente disminuye su rapidez hasta detenerse. ¿Qué fuerzas actúan
sobre el trineo justo después de que la persona saltó encima?
A. Gravedad y fricción cinética.
B. Gravedad y fuerza normal.
C. Gravedad y la fuerza del empujón.
D. Gravedad, una fuerza normal y fricción
cinética.
E. Gravedad, una fuerza normal, fricción cinética
y la fuerza del empujón.
Enunciado
Una persona empuja su trineo sobre una superficie horizontal cubierta de nieve para empezar a moverse, y
luego salta sobre el trineo. Después de que salta, el trineo gradualmente disminuye su rapidez hasta
detenerse. ¿Qué fuerzas actúan sobre el trineo justo después de que la persona saltó encima? (A) Gravedad
y fricción cinética, (B) Gravedad y fuerza normal, (C) Gravedad y la fuerza del empujón, (D) Gravedad, una
fuerza normal y fricción cinética, (E) Gravedad, una fuerza normal, fricción cinética y la fuerza del empujón.
Sistema: Persona + Trineo
Entorno (agente): Tierra + Nieve rugosa
“Dibuje” los vectores fuerza que el entorno
hace sobre el sistema
𝐹 𝑔
𝑘
Segunda ley de Newton
- La segunda ley de Newton indica que la aceleración de un sistema es
directamente proporcional a la fuerza neta e inversamente proporcional a la
masa.
𝐧𝐞𝐭𝐚
- Donde: F net
= σ^ F = F 1
+F
2
+F
3
+…, es la suma vectorial de todas las fuerzas
que actúan sobre el objeto.
- Note que : 𝑎Ԧ =
Ԧ 𝐹 𝑛𝑒𝑡𝑎
𝑚
𝟏
𝒎
𝒏𝒆𝒕𝒂
- Esto significa que la dirección de la aceleración es la misma que la de la fuerza
neta
Segunda ley de Newton
La unidad de la fuerza
- Como
net
= 𝑚 𝑎Ԧ, la fuerza debe tener unidades de kg multiplicadas por
m/s
2
. Esta unidad derivada (combinación de básicas) se llama
“ newton ”, en honor a Isaac Newton.
𝟐
- En el sistema común estadounidense de unidades, la unidad de fuerza
es la libra , abreviada lb (escrita en inglés “pound”).
- Su equivalencia en newton es: 𝟏 𝐩𝐨𝐮𝐧𝐝 = 𝟏 𝒍𝒃 = 𝟒. 𝟒𝟓 𝑵
Un objeto, al ser empujado hacia la derecha con una fuerza neta de magnitud 𝐹 = 20 𝑁, tiene una aceleración de
- 00 m/s
2
. Ahora se aplica el doble de esta fuerza a otro objeto que tiene el cuádruple de masa. Determine la
aceleración de este último objeto.
Enunciado
Datos:
𝑎 1
= 2. 00
𝑚
𝑠
2
𝑚 2
= 4 𝑚 1
𝐹 2
= 2𝐹 𝐹 1
= 𝐹 = 20 𝑁
𝑎 2
=??
Obtención de 𝒎 𝟏
y 𝒎 𝟐 (^) (Usando 2LN )
1
1
1
𝑚 1
=
𝐹 1
𝑎 1
=
20 𝑁
- 00 𝑚/𝑠
2
𝑚 1
= 10 𝑘𝑔 → 𝑚 2
= 40 𝑘𝑔
Obtención de 𝒂 𝟐 (Usando 2LN)
𝑎 2
=
𝐹 2
𝑚 2
𝑎 2
=
2𝐹
𝑚 2
=
2 ( 20 𝑁)
40 𝑘𝑔
𝑎 2
=
40 𝑁
40 𝑘𝑔
= 1. 0
𝑘𝑔. 𝑚/𝑠
2
𝑘𝑔
=
1 .0𝑚
𝑠
2
Segunda ley de Newton
Diagrama de cuerpo libre (DCL)
- Cuando resolvemos problemas de dinámica, es útil poner toda la
información de las fuerzas sobre el objeto elegido (o de interés).
- De esta manera, estamos realizando el Diagrama de Cuerpo Libre (DCL)
de objeto elegido.
- Al objeto elegido solemos llamarle “SISTEMA”.
- A los cuerpos que interactúan con el objeto elegido se le llaman
AGENTES o ENTORNO.
- Por consiguiente, en un DCL se representa las fuerzas que el entorno
ejerce sobre el sistema.
Segunda ley de Newton
Problemas de equilibrio: ESTRATEGIA
- Si un objeto está en equilibrio , podemos usar la segunda Ley de Newton
para encontrar las fuerzas involucradas.
- Primero verifique que el objeto sí está en equilibrio: ¿Es cierto que 𝒂 = 𝟎?
- Identifique las fuerzas que actúan y dibuje el DCL.
- Determine qué fuerzas son conocidas y cuáles necesita encontrar.
- Elija el sistema de coordenadas XY (use el convencional si no le indican
alguno).
- Aplique la segunda Ley de Newton con aceleración cero; es decir:
σ (^) 𝑭 𝒙
𝒙
= 𝟎 y σ^ 𝑭 𝒚
𝒚
- De estas ecuaciones se puede hallar las incógnitas deseadas.
Segunda ley de Newton
Un auto con masa de 1500 kg se remolca
con rapidez constante con una soga
sostenida a un ángulo de 20 ° con la
horizontal. Una fuerza de fricción de 320 N
se opone al movimiento del auto. ¿Cuánto
vale la magnitud de la fuerza de tensión en
la soga?
EJEMPLO 08 (^) ¿Es cierto que 𝒂 = 𝟎?
Segunda ley de Newton
Problemas de no equilibrio: ESTRATEGIA
- Si un objeto no está en equilibrio, también usamos la segunda Ley de
Newton para encontrar las fuerzas involucradas.
- Primero asegúrese que el objeto está acelerado (por lo general, a lo largo del
eje x).
- Identifique las fuerzas que actúan y dibuje el DCL.
- Determine qué fuerzas son conocidas y cuáles necesita encontrar.
- Elija el sistema de coordenadas XY (use el convencional si no le indican
alguno).
- Aplique la segunda Ley de Newton con aceleración cero; es decir:
σ (^) 𝑭 𝒙
𝒙
y σ^ 𝑭 𝒚
𝒚
- De estas ecuaciones se puede hallar las incógnitas deseadas.
Segunda ley de Newton
EJEMPLO 09
Un auto con masa de 1500 kg se remolca por una soga sostenida a 20 °
sobre la horizontal. Una fuerza de fricción de 320 N se opone al movimiento
del auto. ¿Cuánto es la tensión en la soga si el auto va desde el reposo a 12
m/s en 10 s?