Para o estudo do movemento utilízanse como base Leis de Newton. Establece as relacións entre movementos e forzas.
Nestas leis explícanse os fenómenos da natureza con respecto ao movemento. Observando a natureza, alcanzouse o principio de inercia ao observar que os corpos que están en movemento a manteñen por si mesmos sen ser empurrados por ninguén.
A inercia dun corpo pode superarse exercendo unha forza sobre el, o corpo presenta unha aceleración. A segunda lei establece a relación para determinar a aceleración que experimenta un corpo baixo a acción dunha forza.
Sendo o As tres leis de Newton, as bases da mecánica, expoñen, dun xeito sinxelo, estes principios: de inercia, de masa e o principio de acción e reacción, con exercicios fáciles de entender.
CONCEPTOS BÁSICOS "para entender as leis de Newton"
Misa:
A masa dun corpo é a cantidade de materia que o compón. Mídese en quilogramos (kg) ou libras (lb). [1]
Movemento:
Cambio de posición dun corpo, con respecto a un sistema de referencia. [dúas]
Movemento uniforme da liña:
É ese movemento dun corpo a velocidade constante (magnitude e dirección), cun camiño recto. [3]. Vexa a figura 1.
Aceleración:
Cambio na velocidade dun obxecto por unidade de tempo.
Forza:
Acción exercida por un corpo sobre outro, producindo movemento ou deformación.
Primeira lei de Newton "Principio de inercia"
A inercia é a propiedade da materia, pola cal, se un corpo está en movemento, tende a moverse, se está en repouso tende a permanecer en repouso. Ver figura 2. Canto maior sexa a masa dun corpo, maior será a súa inercia.
O principio de inercia, establecido por Isaac Newton, postula iso "Se non actúa ningunha forza sobre un corpo ou varias forzas que se cancelan, entón o corpo está en repouso ou en movemento rectilíneo uniforme.". [4]. Vexa a figura 3.
A desagradable sensación no estómago que se sente cando un ascensor comeza bruscamente débese á inercia, á resistencia do corpo a moverse. A inercia tamén se observa cando o condutor dun vehículo acelera e os pasaxeiros do vehículo inclínanse cara atrás, se o condutor frea de súpeto, os pasaxeiros inclínanse cara adiante, tendendo a continuar co movemento que tiñan.
Segunda lei de Newton "Principio da masa"
Para superar a inercia dun corpo pódese aplicar unha forza. A segunda lei de Newton establece a relación entre a forza aplicada, a masa do obxecto e a aceleración que adquire.
Na figura 4, tes dous cabalos que exercen a mesma forza sobre un carro, pero no carro da dereita hai máis masa, polo que o carro se moverá máis lento, con menos aceleración.
Na figura 5, hai dous carros que teñen a mesma masa. Exerce unha maior forza sobre o carro á dereita xa que ten dous cabalos, polo que o carro moverase con maior aceleración que o da esquerda.
Afirma a segunda lei de Newton iso "A aceleración que adquire un corpo, baixo a acción dunha forza, é directamente proporcional á forza en inversamente proporcional á súa masa". Vexa a figura 6.
Exercicio 1 Que aceleración adquire o coche azul da figura 7 cando se tira cunha forza de 2000 N? O coche ten unha masa de 1.000 kg.
Solución:
Aplicando a segunda lei de Newton, a aceleración é o cociente entre a forza aplicada e a masa do coche
Así, o coche terá unha aceleración de 2 m / s2. Por cada segundo que pase, a súa velocidade aumentará 2 m / s.
Peso dun obxecto
O peso dun corpo é a forza coa que a terra o tira cara a el. Se un obxecto se deixa caer libremente, adquire unha aceleración de aproximadamente 9,81 m / s2, coñecida como a "aceleración da gravidade (g)".
O peso é unha forza que sempre se dirixe cara ao chan. Pola segunda lei de Newton, vén dada por: Peso = mg
En calquera lugar do planeta a masa dun corpo é a mesma, non varía, con todo, a aceleración da gravidade varía dun punto a outro da terra, polo tanto, o peso tamén varía. Isto débese a que a Terra compórtase coma se todo o seu poder de atracción se acumulase no seu centro, canto máis preto do centro se atopa, canto maior sexa a forza de atracción, maior será o peso. Vexa a figura 8.
Exercicio 2 Cal é a masa dunha muller que pesa 600 N?
Solución
A segunda lei de Newton aplícase para determinar o peso dun corpo, como se mostra na figura 9.
Exercicio 3 Determina o peso dun home cuxa masa é de 70 quilogramos, cando se atopa en:
a) O mar. A nivel do mar a aceleración da gravidade é g = 9,81 m / s2
b) No polo norte, onde a gravidade é g = 9,83 m / s2
c) No ecuador, con g = 9,78 m / s2
Solución
A figura 10 mostra o cálculo do peso do home ao nivel do mar, no polo norte e no ecuador. Dado que a gravidade é diferente, os pesos son diferentes, pero a masa permanece constante.
Terceira lei de Newton "Principio de acción e reacción"
A terceira lei de Newton establece que "Sempre que un corpo exerce unha forza (acción) sobre outro corpo, reacciona cunha forza igual e oposta aplicada ao primeiro corpo". [5].
Na figura 11 pódese observar este principio: cando unha persoa no barco A empurra o barco B. Co remo, o barco B móvese cara á dereita, mentres que o barco A móvese cara á esquerda pola forza de reacción do barco B no barco A.
Exercicio 4 Determina a forza coa que a mesa empurra o libro.
Solución:
Por lei de acción e reacción (terceira lei de Newton), a forza exercida polo libro sobre a mesa é a mesma que a forza exercida pola mesa sobre o libro, só que está na dirección oposta. Dado que as magnitudes das forzas son da mesma magnitude, pero na dirección oposta, a suma das forzas é cero e o libro permanece en repouso (primeira lei de Newton). Vexa a figura 13.
CONCLUSIÓNS:
El principio de inercia establece las relaciones entre los movimientos y las fuerzas que se aplican sobre un cuerpo. Si la fuerza es nula, el movimiento es rectilíneo y uniforme, o el cuerpo se mantiene en reposo. Si la fuerza sobre el cuerpo no es nula hay una aceleración (cambio de velocidad).
El principio de masa, la segunda Ley de Newton, establece la relación entre la fuerza aplicada, la masa del objeto y la aceleración que experimenta. La aceleración es directamente proporcional a la fuerza aplicada, e inversamente proporcional a la masa del cuerpo.
El principio de acción y reacción, o tercera Ley de Newton, enuncia que la fuerza ejercida de un cuerpo A sobre un cuerpo B, es igual en magnitud y opuesta en dirección a la ejercida por el cuerpo B sobre el cuerpo A.