Fase 2

 Exploración:

Leyes De Newton

Las leyes de newton son tres principios fundamentales en la física clásica que describen la relación de un objeto y las fuerzas que actúan sobre él. Estas leyes, formuladas por Sir Issac Newton en el siglo XVII, establecen la base para entender el movimiento y la dinámica de los objetos en el universo.

Las leyes de Newton se centran en la idea de que un objeto en reposo o en movimiento sigue una trayectoria predeterminada a menos que una fuerza externa actúe sobre él. Estas leyes describen cómo las fuerzas afectan el movimiento de los objetos y cómo los objetos responden a esas fuerzas.

 

Primera Ley de Newton (Ley de la Inercia)

La primera ley de Newton establece que un objeto en reposo permanecerá en reposo, y un objeto en movimiento permanecerá en movimiento con velocidad constante, a menos que actúe una fuerza externa sobre él. Esta ley se conoce como la ley de la inercia.

Esta ley nos dice que todos los cuerpos que nos rodean están sometidos a la acción de una o varias fuerzas, sin embargo, nos encontramos en situaciones donde los cuerpos se encuentran aislados del efecto de fuerzas.

Observamos que la primera parte de este principio se refiere a los cuerpos en estado de reposo, donde la suma de las fuerzas que actúan sobre este es cero o nula. La segunda parte de este principio nos explica que, si un cuerpo se mueve con velocidad constante en línea recta, entonces ninguna fuerza actúa sobre el o la fuerza neta es igual a cero.

Segunda Ley de Newton (Ley de la Fuerza y la Aceleración)

La segunda ley de Newton establece que la fuerza aplicada a un objeto es igual al producto de su masa y su aceleración. Matemáticamente se expresa como:

F = m*a

Donde:

- F es la fuerza aplicada al objeto

- m es la masa del objeto

- a es la aceleración del objeto

Cuando sobre un cuerpo actúa una fuerza constante, este experimenta cambios de velocidad igual en tiempos iguales. Una fuerza neta constante produce una aceleración constante. Cuando cambia el valor de la fuerza neta aplicada sobre el objeto, la aceleración también cambia. Si sobre el mismo cuerpo se ejercen sucesivamente diferentes fuerzas netas como consecuencia los valores de la aceleración cambiaran.

Hay muchos factores involucrados en este como es el peso del cuerpo que se relaciona con la masa, sin embargo, masa y peso son dos conceptos diferentes. Un cuerpo tiene la misma masa en la tierra que en la luna, pero su peso es seis veces menor en la luna que en la tierra.

El peso de los objetos también varia con la altura, un cuerpo situado sobre la superficie terrestre pesa mas que uno ubicado a una determinada altura con respecto a dicha superficie.

 

Tercera Ley de Newton (Ley de Acción y Reacción)

La tercera ley de Newton establece que por cada acción hay una reacción igual y opuesta. Cuando un objeto A ejerce una fuerza sobre un objeto B, el objeto B ejerce una fuerza igual y opuesta sobre el objeto A.

Es importante tener en cuenta que las fuerzas de acción y reacción se aplican sobre distintos cuerpos. Las fuerzas de acción y reacción se manifiestan en la naturaleza, por ejemplo, algunos animales como los calamares se desplazan cuando lanzan desde el interior de su cuerpo un líquido llamado tinta. El animal al expulsar la tinta ejerce fuerza sobre el líquido y en consecuencia por el principio de acción y reacción el liquido ejerce fuerza sobre el animal lo cual genera que este se desplace.

Principios claves de las leyes de newton:

- La masa es una medida de la cantidad de materia en un objeto y es una propiedad inherente del objeto.

- La fuerza es una medida de la interacción entre objetos y puede ser de diferentes tipos (gravitacional, electromagnética, etc.).

- La aceleración es el cambio en la velocidad de un objeto y es una medida de la rapidez con la que cambia su movimiento.

- La inercia es la tendencia de un objeto a mantener su estado de movimiento.

Aplicaciones:

Las leyes de Newton tienen aplicaciones en diversas áreas, como:

- Física: movimiento de objetos, fuerzas, energía, etc.

- Ingeniería: diseño de máquinas, estructuras, vehículos, etc.

- Astronomía: movimiento de planetas, estrellas, galaxias, etc.

- Química: reacciones químicas, cinética química, etc.

Limitaciones:

Las leyes de Newton tienen limitaciones en ciertas situaciones, como:

- Velocidades muy altas (aproximadamente 10% de la velocidad de la luz): se requiere la teoría de la relatividad especial.

- Campos gravitacionales muy intensos: se requiere la teoría de la relatividad general.

- Partículas muy pequeñas (atómicas y subatómicas): se requiere la mecánica cuántica.

 

Para nuestro proyecto tecnológico estaremos basándonos en la primera ley de newton. La Ley De La Inercia.

La Primera Ley de Newton, es un principio fundamental en la física que describe la tendencia de un objeto a mantener su estado de movimiento. Esto significa que un objeto en reposo permanecerá en reposo, y un objeto en movimiento permanecerá en movimiento con velocidad constante, a menos que actúe una fuerza externa sobre él.

Hay muchos factores influyentes en esta primera ley como son los siguientes:

MASA INERCIAL: La masa inercial es una medida de la resistencia de una masa al cambio de su velocidad con relación a un sistema de referencia inercial.

Un sistema de referencia inercial es aquel en el que es valido el principio de la inercia.

FUERZAS COMUNES

·         El peso de los cuerpos: Una de las fuerzas básicas de la naturaleza es la interacción gravitacional. Todo cuerpo que se encuentre en la proximidad de la tierra experimenta una fuerza de atracción gravitacional. Esta fuerza ejercida por la tierra sobre los objetos se denomina peso.

·         La fuerza normal: Todo cuerpo situado sobre una superficie experimenta una fuerza que esta la ejerce. Esta fuerza se le denomina fuerza normal, o simplemente normal. La fuerza normal es perpendicular a la superficie que la ejerce.

·         Fuerza de rozamiento: Un cuerpo que se desplaza sobre una superficie o sobre otro cuerpo, experimenta una fuerza opuesta al sentido de su movimiento, dicha fuerza es ejercida por la superficie de contacto y se denomina fuerza de rozamiento o fuerza de fricción, la cual se representa opuesta a la velocidad.

·         La Tensión: Con frecuencia se ejercen fuerzas por medio de cuerdas o hilos. Si consideramos que estos son inextensibles, las fuerzas aplicadas sobre ellos se transmiten por medio de un hilo recibe el nombre de tensión y la dirección del hilo determina la dirección de la tensión. 

Cuando se aplica una fuerza a un extremo de un cable tenso, la tensión se distribuye a lo largo de todo el cable. La magnitud de esta tensión puede ser constante o puede variar dependiendo de las fuerzas aplicadas, por ejemplo, en un sistema de poleas, la tensión en el cable puede ser igual a la fuerza que se aplica, siempre y cuando no haya fricción o masa significativa en el sistema.

En situaciones en las que un objeto esta colgando de una cuerda o cable, la tensión en la cuerda debe equilibrar el peso del objeto para que este en equilibrio.

 

Formula general para hallar la tensión: 

T: mg

T: Es la tensión en la cuerda

m: Es la masa del objeto (en Kilogramos)

g: Es la aceleración debida a la gravedad (aproximadamente (9.81m/S^2) en la superficie de la tierra).

Ramas:

La Ley de la Inercia se aplica en diferentes contextos:

1. Inercia lineal: Se refiere a la tendencia de un objeto a mantener su movimiento en una línea recta. Por ejemplo, un objeto que se mueve en una línea recta sin fricción ni fuerzas externas mantendrá su velocidad constante.

2. Inercia angular: Se refiere a la tendencia de un objeto a mantener su movimiento rotacional. Por ejemplo, un objeto que gira alrededor de un eje sin fricción ni fuerzas externas mantendrá su velocidad angular constante.

3. Inercia de traslación: Se refiere a la tendencia de un objeto a mantener su movimiento en una dirección específica. Por ejemplo, un objeto que se mueve en una dirección específica sin fricción ni fuerzas externas mantendrá su velocidad constante en esa dirección.

 

Fórmula:

Aunque no hay una fórmula específica para la Ley de la Inercia, se puede expresar matemáticamente como:

F = 0 → a = 0

Donde:

- F es la fuerza neta que actúa sobre el objeto

- a es la aceleración del objeto

Si la fuerza neta es cero, la aceleración también es cero, lo que significa que el objeto mantendrá su estado de movimiento. 

Comprobación:

La Ley de la Inercia se ha comprobado a través de numerosos experimentos y observaciones:

1. Experimento del carro en una pendiente: Un carro en una pendiente sin fricción mantendrá su movimiento constante.

2. Experimento del objeto en un plano inclinado: Un objeto en un plano inclinado sin fricción mantendrá su movimiento constante.

3. Observaciones astronómicas: Los planetas y estrellas mantienen sus órbitas y movimientos constantes a menos que sean perturbados por fuerzas externas.

Aplicaciones:

La Ley de la Inercia tiene aplicaciones en diversas áreas:

1. Física: La Ley de la Inercia es fundamental para entender el movimiento y la dinámica de los objetos.

2. Ingeniería: La Ley de la Inercia se aplica en el diseño de máquinas, vehículos y estructuras.

3. Astronomía: La Ley de la Inercia ayuda a entender el movimiento de los planetas y estrellas.

La Ley de la Inercia, también conocida como la Primera Ley de Newton, se aplica en nuestra vida cotidiana de muchas maneras.

1. Movimiento de un auto: Cuando conduces un auto y lo pones en neutro en una pendiente, el auto seguirá moviéndose debido a la inercia. Si no pones los frenos, el auto seguirá rodando hasta que la fricción lo detenga.

2. Movimiento de un avión: Un avión en vuelo sigue moviéndose debido a la inercia, incluso si los motores se apagan. El piloto debe usar los frenos y los alerones para controlar el movimiento del avión.

3. Movimiento de un ciclista: Cuando un ciclista deja de pedalear, su bicicleta sigue moviéndose debido a la inercia. El ciclista debe usar los frenos para detener la bicicleta.

4. Movimiento de un objeto en una mesa: Si empujas un objeto en una mesa, seguirá moviéndose hasta que la fricción lo detenga.

5. Movimiento de un péndulo: Un péndulo sigue moviéndose debido a la inercia, incluso si no hay fuerzas externas que lo impulsen.