M14S3 Leyes de newton

Roxana Martínez Mirafuentes

Módulo 14

Generación 6

Actividad 1

Leyes de Newton

Introducción

Las tres leyes de Newton, que también son conocidas como leyes del movimiento de Newton, son tres sencillos principios a través de los cuales Newton explico la dinámica del movimiento de los cuerpos.

Las tres leyes a las cuales nos referimos, son consideradas como las más importantes de la mecánica clásica; y estas son:

La primera ley de Newton dice: “Todo objeto continúa en su estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta, a menos que sea obligado a cambiar ese estado por fuerzas que actúan sobre él”. En esta expresión tanto la fuerza como la aceleración llevan dirección y sentido.

La segunda ley de Newton complementa la primera: “La fuerza neta que actúa sobre un objeto, es proporcional a la aceleración que adquiera al moverse y a la masa de dicho objeto” ; es decir que la fuerza necesaria para mover un objeto es proporcional a la aceleración por la masa del objeto (F=m*a), por lo que se debe considerar la velocidad a la que se quiere mover un objeto, así como su masa, para saber con qué fuerza se tiene que hacer; o de manera inversa para saber la fuerza aplicada, es necesario saber la aceleración de un cuerpo así como su masa.

La tercera ley de Newton: “Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza de igual magnitud y en dirección opuesta sobre el primero”

Es decir, que toda fuerza, a la que denominaremos acción aplicada sobre un cuerpo, que afecte a otro tendrá una reacción de igual magnitud, pero en sentido contrario, esto se podría ejemplificar con el hecho de caminar, mientras lo hacemos empujamos el suelo hacia abajo, mientras el suelo nos empuja hacia arriba con la misma fuerza que nosotros ejercemos, la cual sería nuestro peso; en este sencillo ejemplo la reacción a nuestro peso es la resistencia del suelo.

Teoría

Isaac Newton 1687 publicó su libro científico “Principia”, donde postulaba su postura respecto a las Leyes de movimiento.

En donde la tercera ley:

El cambio de movimiento y la proporcionalidad entre la fuerza aplicada y el cambio de velocidad de un cuerpo es la esencia de esta segunda ley.

 Esta ley cuantifica el concepto de la fuerza, la aceleración que adquiere un cuerpo a la fuerza neta aplicada sobre el mismo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo.

Para este experimento he selecciona la tercera ley de Newton, o la ley de acción y reacción.

“Para cada acción existe una reacción igual y opuesta”.

Es decir que al actuar un objeto A, sobre un objeto B, el objeto B devolverá al primero la misma fuerza.

Esta ley es la única que es de total autoría de Isaac Newton; en ella se explica la interacción de dos cuerpos, ya que la acción o fuerza de un cuerpo, no puede hacerse visible si no hay otro que la provoque.

Aplicaciones de la tercera ley de Newton

Algunos ejemplos donde actúan las fuerzas acción – reacción son los siguientes:

Si una persona empuja a otra de peso similar, las dos se mueven con la misma velocidad pero en sentido contrario.

Constantemente los carpinteros se encuentran ante un claro ejemplo de la tercera ley de Newton, cuando martillan un clavo. Mientras que éste último se introduce cada vez más en la madera cuando se lo martilla, el martillo hace un movimiento hacia atrás, lo que se identifica como la reacción de su propio golpe.

El tendedero donde se cuelga la ropa es otro ejemplo de la tercera ley de Newton. Mientras la ropa hace fuerza para abajo, la soga, como reacción, hace fuerza hacia arriba. Así se consigue que la ropa no entre en contacto con el suelo.

Remar en un bote también significa poner en práctica la tercera ley de Newton y esto sucede porque mientras que nosotros desplazamos el agua hacia atrás con el remo, esta reacciona empujando a la embarcación en su sentido opuesto.

Cuando dos personas jalan de los sentidos opuestos de una misma soga, y esta permanece en el mismo punto, también se observa que hay una acción y una reacción. Es por ello que el juego de la soga o el “tira y afloja” se adecuan perfectamente como ejemplo de esta ley.

Una caminata también puede ser una forma de poner en práctica la tercera ley de Newton. Y esto ocurre cuando caminamos, por ejemplo, en la playa: mientras que con nuestros pies ejercemos fuerza hacia adelante con cada paso, empujamos la arena hacia atrás.

Un cohete también logra ponerse en funcionamiento gracias a la tercera ley de Newton ya que el mismo se desplaza gracias al efecto de la pólvora quemada, que sale en sentido opuesto.

Material y/o equipo:

 Flexómetro.

 Libro 2145 gr.    Objeto B                                                

 Carro de juguete de 40 gr.   Objeto A               

Procedimiento

Para este procedimiento no se necesita tomar ninguna medida de seguridad, ya que al realizarlo, no implica ningún riesgo.

Primero coloque el flexómetro extendido sobre el piso, con la numeración hacia arriba, asegurando la cinta para que no se retraiga, el objetivo es tener fija la numeración para así poder tener el registro de lo provocado por las fuerzas de los objetos implicados en este experimento.

Al inicio del flexómetro (entiéndase en el centímetro 1) se colocara el carrito de juguete, como se puede observar en la fotografía, el carro de juguete llega hasta los 10 cm, este punto será el de partida.

Del lado opuesto coloque el libro, como se puede ver en la foto el punto de impacto va a ser de 61 cm que es lo que marca el flexómetro, así que buscaremos que el carrito de juguete haga un recorrido total de 51 cm.

Empujaremos nuestro carro de juguete, lo más fuerte posible, de manera que este se impacte contra el libro que se encuentra del lado opuesto.

Tras impactar el carro de juguete contra el libro, el carrito retrocede 6.3 cm sin haber movido en absoluto el libro.

       

Resultados

Después de haber impactado el carrito de juguete con el libro este retrocedió ya que el carrito al ser menor su masa con respecto al libro, por lo que de este experimento obtengo como resultado que el libro no altera su estado de reposo más sin embargo devuelve una fuerza con la que el carrito de juguete fue impactado con la misma magnitud, llevándolo a retroceder y detenerse tras unos cuantos centímetros (6.3 cm).

Por lo que se comprueba la ecuación de esta ley:

Donde el objeto A (carrito) ejerce una fuerza contra el objeto B (libro) y donde el objeto B ejerce la misma fuerza pero en sentido contrario sobre el objeto A.

Lo que quiere decir que nuestro objeto B devuelve la fuerza con que es impactado y en este experimento por ser este objeto de una masa mayor, resulta inamovible ante el objeto A, el cual sigue en movimiento, pero en dirección contraria por la fuerza que el objeto B ejerció sobre él.

Si nuestro carrito tuviese una aceleración de 52cm/s, utilizando la ecuación de la segunda ley de Newton que es F=m*a, y considerando la masa del carrito que es de 48 gr, tendríamos que:

F=.040 kg* .51m/s² = 0.0204 N   Esta fuerza seria con la que nuestro libro es impactado y la misma con la que reacciona sobre nuestro carrito.

Conclusiones

La tercera ley introduce una de las características fundamentales del concepto de  fuerza y es el de interacción entre los cuerpos. Las fuerzas siempre están referidas a dos cuerpos A y B, cada uno de los cuales ejerce una fuerza sobre el otro de igual magnitud y sentido contrario.

Tras este sencillo experimento, se ha podido comprobar que todos los objetos cuentan con una fuerza y que esta se manifiesta solo cuando hay interacción entre dos objetos o más.

Con esto se puede concluir que la tercera ley de Newton o ley de acción y reacción, se cumple de manera puntual, pues tras el experimento donde se utilizaron dos cuerpos con masas diferentes, con el fin de hacer más visibles los efectos de las fuerzas de ambos, así como los sentidos de ellas, se pudo observar como el objeto A que contaba con una fuerza en un sentido, al impactar con el objeto B, recibió la misma fuerza pero en sentido contrario haciéndolo regresar; con esto se comprueba que la reacción al impacto es en sentido contrario y con la misma fuerza con la que cuenta nuestro objeto A, que en este caso y dentro de lay de Newton, sería la acción que desencadena la reacción ya mencionada.

Los pasos del método científico que seguí, para realizar el experimento fueron todos los recursos que recomienda la plataforma, empezó por la observación de los fenómenos acontecidos diariamente para realizar las preguntas pertinentes dentro del tema de la ley escogida, analice los fenómenos observados, buscando la relación con la tercera ley de Newton; establecí las hipótesis, poniendo así los parámetros que debía cumplir el experimento así como sus resultados en base a lo observado, cubrí todos los puntos que se requieren para dejar constancia, tanto en fotografía como escrita de este trabajo experimental, para así dejar claro lo que realice y el objetivo que se obtuvo, de tal manera que otra persona que desee experimentar, entienda los resultados y pueda reproducir o modificar el experimento.

Fuente

Prepa en línea sep. Contenido extenso. Recuperado el 02 de mayo de 2017 de file:///C:/Users/roxy/Downloads/M14_S3_extenso.pdf

12 ejemplos de de la tercera ley de Newton. Recuperado el 02 de mayo de 2017 de http://www.ejemplos.co/12-ejemplos-de-la-tercera-ley-de-newton/

Tercera ley de Newton. Recuperado el 02 de mayo de 2017 de https://sites.google.com/site/timesolar/fuerza/terceraleydenewton