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Leyes de Newton. Concepto de Fuerza Por: Robinson Usma B. Primera Ley. Ley de inercia: Todo cuerpo tiende a conservar su estado de movimiento (reposo o movimiento uniforme) a menos que sobre él actúe una fuerza externa.
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Leyes de Newton Concepto de Fuerza Por: Robinson Usma B.
Primera Ley • Ley de inercia: Todo cuerpo tiende a conservar su estado de movimiento (reposo o movimiento uniforme) a menos que sobre él actúe una fuerza externa. • (En paisa sería lo siguiente: lo que está quieto o moviéndose a velocidad constante se quedará así a no ser que una fuerza entre en la escena).
Segunda Ley • Ley de fundamental de la dinámica: ésta ley se representa con la expresión donde F es la fuerza, m es la masa del cuerpo y a es la aceleración que éste experimenta. • Ejemplo. Se tiene un bloque de madera de 25 kg de masa apoyado sobre una superficie sin fricción. ¿Cuál es la fuerza que se requiere para que este bloque adquiera una aceleración de 30 m/seg2 ? • La unidad de fuerza en el sistema internacional es el Newton que equivale a la fuerza necesaria para que un cuerpo de 1 kg de masa experimente una aceleración de 9.8 m/seg2, es decir, que si tengo un cuerpo que tiene una masa de 1kg y necesito que este se mueva con una aceleración de 9.8 m/seg2 debo aplicarle una fuerza de un Newton
Tercera Ley • Ley de Acción – Reacción: “Si un cuerpo ejerce una fuerza (acción) sobre otro, éste produce otra fuerza de la misma intensidad (reacción), pero opuesta sobre el primero”.
Alguinas Fuerzas comunes • Peso • Normal • Tensión • Fricción • Fuerza de empuje de un fluido • Fuerzas elásticas (resortes)
Elementos de la fuerza La fuerza es una magnitud vectorial, por tanto, se deben considerar los siguientes elementos: 1. Punto de aplicación, que es el lugar del cuerpo donde se aplica la fuerza. 2. La dirección, que queda señalada por la recta según la cual se manifiesta la fuerza. 3. El sentido, ya que en toda dirección hay dos sentidos opuestos. 4. La magnitud o intensidad de la fuerza.
Diagramas de Fuerzas Introducir ecuaciones para condiciones de equilibrio Introducir ecuaciones de movimiento
La Rueda • Permite el desplazamiento del cuerpo al que está unido su eje disminuyendo las fuerzas de rozamiento. • Las ruedas dentadas también transportan el movimiento y la fuerza o par de giro.
Historia de la Rueda (primeras evidencias) • Rodillos de madera fabricados a partir de troncos de árbol ya fueron empleados por los egipcios hacia el 3500 a.Cpara el transporte de cargas pesadas. • Tornos de alfarería (hacia el 3300 a. de C. en el oriente medio), en forma de sencillo disco de madera montado sobre un cono giratorio impulsado a mano. • Hacia el 3200 a. de C. empieza a aplicarse como elemento de transporte formando parte de carros de tracción animal. • Hacia el 2900 a. de C. se aplicó en Sumeria para la molienda de trigo (molino de ruedas). • Hacia el 1500 a. de C. empezó a emplearse como elemento motor accionado por la fuerza muscular del hombre (rueda de varios metros de diámetro por la que se mueven varios hombres haciéndola girar).
Biela-Manivela • La biela-manivela transforma el movimiento giratorio de la manivela en uno alternativo de la biela
Cuña • Se forma por dos planos inclinados opuestos, las conocemos comúnmente como punta, su función principal es introducirse en una superficie. • Ejemplo: Flecha, hacha, navaja, pica-hielo, cuchillo.
Palanca • Es una barra rígida con un punto de apoyo, a la que se aplica una fuerza y que, girando sobre el punto de apoyo, vence una resistencia. VIDEO
«Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo» Arquímedes – Siglo III A.C
Plano Inclinado • En el plano inclinado se aplica una fuerza para vencer la resistencia vertical del peso del objeto a levantar. • Cuando el ángulo del plano inclinado es más pequeño se puede levantar más peso con una misma fuerza aplicada pero, a cambio, la distancia a recorrer será mayor.
Polea • La polea simple transforma el sentido de la fuerza; aplicando una fuerza descendente se consigue una fuerza ascendente. • El valor de la fuerza aplicada y la resultante son iguales, pero de sentido opuesto. • En un polipasto la proporción es distinta. VIDEO
Tuerca-Husillo • El mecanismo tuerca husillo trasforma un movimiento giratorio aplicado a un volante o manilla, en otro rectilíneo en el husillo, mediante un mecanismo de tornillo y tuerca.
Polipastos • Máquina que se utiliza para levantar o mover una carga con gran ventaja mecánica. • Se necesita aplicar una fuerza mucho menor al peso que hay que mover. • lleva dos o mas poleas para minimizar el esfuerzo.
Polipasto con una polea móvil El peso se reparte entre las dos cuerdas. R = 120 N F = ? n = 1 La fuerza que tenemos que hacer es: F = R/2 n F = 120/ 2 → F = 60 N
Polipastos Es un polipasto con dos poleas móviles. El peso se reparte entre las dos poleas, y cada polea reparte su peso entre las dos cuerdas, luego: R = 120 N F = ? n = 2 F = R /2 n → F = 120 /2 · 2 → F = 30 N
Palanca Palanca de segundo grado En una palanca de segundo grado, la resistencia está entre el punto de apoyo y la fuerza. R = 120 N F = ? BR = 1 m BF = 1 m + 3 m = 4 m Aplicando la ley de la palanca y sustituyendo: F · BF = R · BR F · 4 = 120 · 1 → F = 30 N
Conclusiones Maquinas • Todas las máquinas simples convierten una fuerza pequeña en una grande, o viceversa. • Algunas convierten también la dirección de la fuerza. • La relación entre la intensidad de la fuerza de entrada y la de salida es la ventaja mecánica.
Conclusiones Maquinas • A menudo, una herramienta consta de dos o más máquinas o artefactos simples, de modo que las máquinas simples se usan habitualmente en una cierta combinación, como componentes de máquinas más complejas.
