Física I - Primera ley de Newton de movimiento PDF

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Resumen de Física I sobre la Primera ley de Newton....

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Resúmenes de clase – Física I Resumen de: Primera ley de Newton de movimiento La idea de Aristóteles de que un objeto en movimiento debe ser impulsado por una fuerza constante fue desechada completamente por Galileo, quien afirmó que, en ausencia de una fuerza, un objeto en movimiento continuará moviéndose. La tendencia de las cosas a resistir los cambios en el movimiento fue lo que Galileo llamó inercia. Newton perfeccionó la idea de Galileo y la convirtió en su primera ley, llamada adecuadamente ley de la inercia. De los Principia de Newton (traducido del original en latín): Primera ley de Newton: Todo objeto continúa en un estado de reposo o de rapidez uniforme en una línea recta a menos que sobre él actúe una fuerza neta distinta de cero. La palabra clave en esta ley es continúa: un objeto continúa haciendo lo que esté haciendo a menos que sobre él se ejerza una fuerza. Si está en reposo, continúa en un estado de reposo. Esto se demuestra de forma graciosa cuando un mantel se retira habilidosamente de debajo de los platos en una mesa y los platos quedan en su estado inicial de reposo. Se subraya que esta propiedad de los objetos de resistir los cambios en el movimiento se llama inercia. Si un objeto está en movimiento, continúa moviéndose sin dar la vuelta o cambiar su rapidez. Esto es evidente en las sondas espaciales que se mueven de manera continua en el espacio exterior. Los cambios en el movimiento tienen que imponerse contra la tendencia de un objeto de conservar su estado de movimiento. En ausencia de fuerzas netas, un objeto en movimiento tiende a moverse a lo largo de una línea recta de manera indefinida. He aquí algunos ejemplos:

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Fuerza neta y vectores: Los cambios en el movimiento se producen por una fuerza o combinación de fuerzas (en el siguiente capítulo, los cambios en el movimiento se referirán como aceleración). Una fuerza, en el sentido más simple, es un empujón o un tirón. Su fuente puede ser gravitacional, eléctrica, magnética o simplemente esfuerzo muscular. Cuando hay más de una fuerza que actúa sobre un objeto, se considera la fuerza neta. Por ejemplo, si tú y un amigo tiran en la misma dirección con fuerzas iguales sobre un objeto, las fuerzas se combinan para producir una fuerza neta del doble de su fuerza individual. Si cada uno de ustedes tira con iguales fuerzas en direcciones opuestas la fuerza neta es cero. Las fuerzas iguales pero con dirección opuesta se cancelan entre sí. Se puede considerar que una de las fuerzas es la negativa de la otra, y algebraicamente suman cero, con una fuerza neta resultante de cero. La siguiente Figura muestra cómo se combinan las fuerzas para producir una fuerza neta. Un par de fuerzas de 5 newtons en la misma dirección produce una fuerza neta de 10 newtons (el newton, N, es la unidad científica de fuerza). Si las fuerzas de 5 newtons están en direcciones opuestas, la fuerza neta es cero. Si 10 newtons de fuerza se ejercen hacia la derecha y 5 newtons hacia la izquierda, la fuerza neta es 5 newtons hacia la derecha. Las fuerzas se muestran con flechas. Cuando la longitud y la dirección de dichas flechas se dibujan a escala, a la flecha se le denomina vector.

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Cualquier cantidad que requiere tanto magnitud como dirección para una descripción completa es una cantidad vectorial. Algunos ejemplos de cantidades vectoriales son fuerza, velocidad y aceleración. Por el contrario, una cantidad que puede describirse sólo con una magnitud, sin involucrar dirección, se denomina cantidad escalar. La masa, el volumen y la rapidez son cantidades escalares. Sumar vectores que actúan a lo largo de direcciones paralelas es asunto sencillo: si actúan en la misma dirección, se suman; si actúan en direcciones opuestas, se restan. La suma de dos o más vectores se denomina resultante. Para encontrar la resultante de dos vectores que no actúan exactamente en la misma dirección o en dirección opuesta, se utiliza la regla del paralelogramo. Construye un paralelogramo en el que los dos vectores sean los lados adyacentes: la diagonal del paralelogramo muestra la resultante. En la Figura, los paralelogramos son rectángulos.

La regla del equilibrio: Si amarras una cuerda alrededor de una bolsa de harina de 2 libras y la cuelgas de una báscula, un resorte de la báscula se estira hasta que en la báscula se lee 2 libras. El resorte estirado está bajo una “fuerza de elongación” llamada tensión. La

Resúmenes de clase – Física I misma báscula en un laboratorio de ciencias es probable que esté calibrada para leer la misma fuerza como 9 newtons. Tanto las libras como los newtons son unidades de peso, que a su vez son unidades de fuerza. La bolsa de harina es atraída hacia la Tierra con una fuerza gravitacional de 2 libras o, su equivalente, 9 newtons. Cuelga de la báscula el doble de harina y la lectura será 18 newtons. Observa que existen dos fuerzas que actúan sobre la bolsa de harina: la fuerza de tensión que actúa hacia arriba y el peso que actúa hacia abajo. Las dos fuerzas sobre la bolsa son iguales y opuestas, y se cancelan para dar cero. Por tanto, la bolsa permanece en reposo. De acuerdo con la primera ley de Newton, ninguna fuerza neta actúa sobre la bolsa. La primera ley de Newton se puede ver de un modo distinto: equilibrio mecánico. Cuando la fuerza neta sobre un cuerpo es cero, se dice que dicho cuerpo está en equilibrio mecánico. En notación matemática, la regla del equilibrio es:

𝐹

El símbolo

representa la “suma vectorial de” y 𝐹 representa las “fuerzas”. Para un

objeto suspendido en reposo, como la bolsa de harina, la regla dice que las fuerzas que actúan hacia arriba sobre el objeto deben estar equilibradas por otras fuerzas que actúen hacia abajo, de modo que la suma vectorial sea igual a cero. (Las cantidades vectoriales tienen en cuenta la dirección, de modo que si las fuerzas ascendentes son +, las fuerzas descendentes son −, y cuando se suman en realidad se restan.). En la Figura de abajo se observan las fuerzas que intervienen en el andamio que Burl y Hewitt usan para pintar.

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La suma de las tensiones ascendentes es igual a la suma de sus pesos más el peso del andamio. Observa cómo las magnitudes de los dos vectores ascendentes son iguales a la magnitud de los tres vectores descendentes. La fuerza neta sobre el andamio es cero, así que se dice que está en equilibrio mecánico....