Física II actividad 1, leyes de Newton
Materia: Física IIprof . ª . María Guadalupe Juárez Nicacio
INDICACIONES
En esta sección del curso de física II tratare las
leyes del movimiento intentando que estas leyes te resulten de fácil comprensión, por lo que daré ejemplos de la vida cotidiana, Para la
comprensión de este tema, tendrás este documento con ejemplos, ejercicios y
recomendaciones que recibirás el día lunes, durante la lectura te encontraras
con algunas actividades, mismas que será necesario resolver en tu cuaderno y
entregar el día viernes como fotografía, no tendrás prórroga para la
entrega ya que contaras con una semana para realizar las actividades, para
cualquier duda, estaré al pendiente el día y hora que te corresponde la clase
de física II por WhatsApp, por videoconferencia o por skype.
LEYES DEL MOVIMIENTO
Isaac Newton fue un científico inglés que escribió
“Los principios matemáticos de la filosofía natural” ("Philosophiæ
Naturalis Principia Mathematica"). En este libro, entre otros temas,
enunció sus leyes del movimiento.
Recuerda que en clases pasadas nos introducimos al
concepto de movimiento, que es el
desplazamiento de los cuerpos dentro de un espacio con referencia a otro
cuerpo. El movimiento es relativo ya que depende del punto de vista del
observador.
Figura 1. Ejemplos de movimiento
La fuerza
es la acción de un cuerpo sobre otro que causa el movimiento.
Figura 2. Ejemplos de fuerza
La masa es la magnitud que indica la cantidad de materia de
la que está formado el cuerpo en movimiento, en cambio el peso es la cantidad
de materia de la que está formado el cuerpo multiplicado por la fuerza de gravedad.
Observa la siguiente imagen para que recuerdes la diferencia.
Figura 3. Ejemplos de masa y peso
Isaac Newton, científico inglés (1643 – 1727),
estableció que todo movimiento se encuentra regido por tres leyes, para que te
sea más fácil entender estas leyes te pido que pienses en lo primero que haces
al despertar por las mañanas como abrir los ojos, estirarte, checar si tienes
algún mensaje de WhatsApp, levantarte de la cama, bañarte, desayunar y cuando
no estamos en cuarentena sales de casa para ir a la escuela. Todas estas
actividades implican movimientos, que realmente no nos detenemos a pensar en ellos
porque es algo tan natural para nosotros que no nos damos cuenta de la
complejidad de cada movimiento. Para analizar y entender el tema de las leyes
del movimiento tomaremos algunos de los ejemplos de movimiento que antes se
comentaron en clases y te pido que analices conmigo cada instante de tiempo de
ese movimiento.
La Primera Ley de Newton o
ley de la inercia:
Todo cuerpo continúa en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo
uniforme, no muy lejos de las fuerzas impresas a cambiar su posición.
Esto quiere decir, en términos más simples, que un objeto
siempre tiende a conservar su estado –ya sea de reposo o de movimiento
rectilíneo uniforme a menos que sobre él actúe alguna fuerza externa que lo
obligue a cambiar su condición.
El movimiento termina cuando fuerzas externas de
fricción actúan sobre la superficie del cuerpo hasta que se detiene. Galileo
expuso que si no existe fricción, el cuerpo continuará moviéndose a velocidad
constante, ya que ninguna fuerza afectará el movimiento.
¿Entiendes el concepto de fricción? Antes de responder
a esta pregunta, por favor realiza la siguiente actividad.
Actividad 1
Ø Coloca un plano inclinado con diferente material en la
superficie (por lo menos tres diferentes materiales), puede ser madera, vidrio,
papel, metal, una lija, incluso podrías colocar tierra sobre la superficie o lo
que tengas en casa.
Ø De la parte superior del plano suelta un carrito de
juguete como se observa en la imagen
Ø No interrumpas el desplazamiento del carrito de
juguete.
Ø Mide la distancia que recorre el carrito de juguete
por cada superficie hasta llegar al reposo.
Figura 4. Ejemplo del experimento
Actividad 2
1. Describe lo que percibes al tocar con delicadeza cada
una de las superficies de tu experimento.
2. ¿Qué distancia avanzaron los autos en cada superficie
en centímetros?
3. ¿Qué características tiene la superficie del auto que
avanzo mayor distancia?
4. ¿Qué características tiene la superficie del auto que
avanzo menor distancia?
5. ¿Porque la distancia que avanzaron los carritos no es
la misma?
6.
¿Por qué los cuerpos en movimiento se detienen?
Los cuerpos en movimiento se detienen no porque falle la primera ley de
Newton sino porque actúan unas fuerzas que los frenan. Estas fuerzas son las
fuerzas de rozamiento que actúan siempre en contra del movimiento.
El
ejemplo más gráfico y cotidiano que explica esta ley es el movimiento que
realiza nuestro cuerpo cuando vamos en un automóvil a una velocidad constante y
éste se detiene bruscamente.
De inmediato
el cuerpo tiende a seguir en la dirección que llevaba el automóvil, por lo que
es lanzado hacia adelante. Este movimiento será suave si el automóvil se
detiene suavemente, pero será mucho más violento si frena de golpe.
En
casos extremos como un choque con otro vehículo u objeto, la fuerza ejercida
sobre el objeto (automóvil) será mayor y el impacto será mucho más fuerte y
peligroso. Es decir, el cuerpo mantendrá la inercia del movimiento que traía.
Lo
mismo sucede al contrario. Cuando el automóvil está detenido por completo, y el
conductor acelera bruscamente, nuestros cuerpos tenderán a permanecer como
estaban (es decir, en reposo) y es por eso que tienden a echarse hacia atrás.
Actividad 3
SEGUNDA LEY DE
NEWTON O LEY DE LA PROPORCIONALIDAD ENTRE FUERZAS Y ACELERACIONES.
El aumento de velocidad de una
partícula es proporcional a la resultante de las fuerzas que actúan sobre ella
y tiene igual dirección y sentido, en la segunda ley de Newton los cuerpos
poseen una fuerza neta que actúa en él, por lo que la aceleración de un objeto
es directamente proporcional a la fuerza neta e inversamente proporcional a su masa,
por lo que una fuerza ejercida sobre un objeto lo acelera, en consecuencia se
realizará un cambio de velocidad. Entre más fuerza se aplique a un cuerpo,
mayor será el cambio de velocidad que experimente, las fuerzas resultan de la
acción de unos sobre otros.
Es probable que con lo que se
explicó de la segunda ley de Newton, aun no esté claro, por lo que a
continuación te daré un ejemplo, te pido que al leerlo intentes imaginar lo que
en el texto se describe.
Al ser empujado un carro por 1 sola persona, desarrollará
muy poca velocidad; pero si el carro es empujado por 2 personas, este tomará
mayor velocidad, por consiguiente, depende de la fuerza que se aplique, así
será la aceleración que alcanzará. A mayor fuerza, mayor cambio de velocidad.
Figura 5. Ejemplos de la segunda ley de Newton
Actividad 1
¿Ahora el concepto de la segunda
ley de Newton es más claro?, de ser así, intenta pensar en la aplicación de
esta ley a algunas actividades que realices en esta cuarentena y anótalo en tu
cuaderno.
La segunda ley de Newton la podemos
expresar como F=ma
Donde:
Ø F = magnitud de la fuerza aplicada en newtons
Ø m = masa del cuerpo en kilogramos
Ø a = magnitud de la aceleración en m/s2
Te recuerdo que en clases tuvimos
una discusión sobre la diferencia entre el peso y la masa, pero por si no lo
recuerdas te comento que el peso es igual a la masa o cantidad de materia por
la gravedad de la tierra (siempre que la masa se encuentre en este planeta).
Recuerda que en la tierra la
gravedad es de 9.8 m/s2, pero que no te sorprenda que en algunos
libros lo redondean a 10 m/s2.
Observa el siguiente ejercicio
resuelto.
Figura 6. Ejemplo de la segunda ley de Newton
Ahora intenta resolver el siguiente
ejercicio, realizando todos los pasos con la secuencia adecuada, que siempre
utilizamos en clases para la solución de los ejercicios (datos, unidades,
formula, despejar, sustituir y dar el resultado).
Actividad 2
1. Calcular la masa de un cuerpo si al recibir una fuerza
cuya magnitud de 100 N le produce una aceleración cuya magnitud es de 200 cm/s2.
Exprese el resultado en Kg.
Favor de ver el video CLIC AQUI , explica en tu cuaderno lo que entendiste y
manda una captura de pantalla.
TERCERA LEY DE NEWTON O LEY DE LAS INTERACCIONES
Cuando un cuerpo A ejerce una
fuerza sobre un cuerpo B, este reacciona sobre A ejerciendo una fuerza de la
misma intensidad y dirección, pero con diferente sentido.
Seguramente te será más fácil
recordar la tercera ley si lo escribimos en palabras más sencillas. La tercera ley de Newton se suele enunciar como: “a toda
acción corresponde una reacción de igual magnitud
y en sentido contrario”.
Si aún no es muy claro, intenta
imaginar lo que a continuación se describe.
Cuando se patea una pelota de
fútbol (acción) se ejerce una fuerza sobre ella que la impulsa, pero a su vez,
la pelota ejerce otra fuerza (reacción) de la misma intensidad o módulo, en la
misma dirección, pero en sentido contrario y que se manifiesta claramente por
el efecto que la pelota produce en el pie. Que sucedería si utilizamos el mismo
ejemplo anterior, pero en lugar de pelota es una piedra muy dura?
Otro ejemplo seria cuando
caminamos, debido a la fuerza de fricción entre nuestros zapatos y el suelo
empujamos el suelo en un sentido (acción) y el suelo nos empuja de manera que
nos desplazamos en sentido contrario (reacción).
Actividad 1
De los siguientes ejemplos decide
cual es la acción, cuál es la reacción y dibuja la situación utilizando flechas
que indiquen dirección y sentido, anótalo en tu cuaderno y me mandas una
captura de pantalla como evidencia.
- Un imán se acerca a un clip y se observa como el imán
atrae al clip; sin embargo, el clip también atrae al imán, con la misma
intensidad y dirección pero con sentido contrario.
2. Cuando nos paramos sobre cualquier superficie
ejercemos sobre esta una fuerza hacia abajo y al mismo tiempo la superficie
ejerce una fuerza hacia arriba bajo nuestro cuerpo.
3. Explica la tercera ley de Newton al describir lo que
ocurre con las canicas en la siguiente imagen.
Figura 7.Ejercicio
de la tercera ley d Newton.
Actividad 2
Ver y analizar el video CLIC AQUÍ
En tu cuaderno realiza un mapa
mental del video que analizaste y manda captura de pantalla a mi WhatsApp.
Hola
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