lunes, 21 de abril de 2014

Segunda ley de Newton – ¿qué pasa si me empujan?

¿Qué sucede si hay una fuerza externa?
Repasemos las otras dos leyes.
Tercera Ley
(http://fisica1011tutor.blogspot.com/2014/03/tercera-ley-de-newton-no-te-puedo-tocar.html).
No se puede actuar sobre un cuerpo, sin que éste actúe sobre usted.
No existen acciones aisladas, solo existen interacciones entre dos cuerpos.
Los dos componentes de la interacción aparecen, crecen, decrecen y desaparecen de manera coordinada y simultánea.
La acción del cuerpo a sobre el b, es de igual magnitud que la reacción del cuerpo b sobre el a, no importa como sean los dos cuerpos interactuantes.
La acción y la reacción, tienen dirección opuesta. En resumen.


F a, sobre b = - F b, sobre a

Primera Ley (http://fisica1011tutor.blogspot.com/2014/02/primera-ley-de-newton-y-algunas.html).
Si no hay ninguna acción externa sobre usted, entonces usted continuará para siempre en el estado actual.
Si su estado actual sufre modificaciones, entonces puede concluir que existe un agente externo actuando sobre usted. En resumen.

Si   Fexterna = 0 ▬► v = constante
Si  v  constante ▬►existe una Fexterna. 

Veamos entonces lo que sucede si existe un agente externo no nulo, es decir no compensado por otro que lo anule, actuando sobre el cuerpo.
Evidentemente  no se permanecerá en un estado de equilibrio (en el cual nada cambia), sino que se “viajará” a través de una serie de estados, todos diferentes al anterior aunque sea por muy poco.
Entonces podemos usar el segundo renglón del resumen de la primera ley, en sentido contrario, invirtiendo la dirección de la flecha:


Si existe una Fexterna   no nula ▬► v   constante.

¿Ahora, Cómo sabemos que ya no estamos en un estado de equilibrio?
Bueno, en el lenguaje cotidiano sería si empeoramos, mejoramos, o si  algunos parámetros permaneces fijos, pero hay al menos uno (que quizás no logramos visualizar), pero que cambia con el tiempo.
En el caso cinemático (o dinámico si lo prefiere), la fuerza externa produce una aceleración.
Los físicos decimos que hay aceleración si la velocidad (¡el vector v!), cambia su magnitud, su dirección, o ambas, magnitud y dirección.
Veamos algunos ejemplos:
En el caso de la conducción de su carrito por una carretera recta, plana, horizontal y lisa, si en vez de mantener los 30 km/h, los aumenta, o los disminuye (frena, no necesariamente hasta detenerse), experimenta aceleración.
También si decide tomar una pista circular siempre con una rapidez constante, no importa el valor.
Ni que se diga si conduce por una de esas carreteras con curvas, rectas, cuestas y bajadas, donde es imposible mantener magnitud y dirección de la velocidad constante.
Ahora bien, ¿recuerda el concepto de inercia, que introducimos con la Primera Ley de Newton?
La inercia está directamente relacionada con la masa (los kilogramos) del cuerpo.
La Segunda Ley define el valor del efecto (que es la aceleración) producida por la causa (que es la fuerza no nula), tanto en magnitud como en dirección, de la siguiente manera:

“La aceleración (a) producida por una Fuerza (F) es igual al cociente de la magnitud de dicha fuerza (F) y la masa (m) del cuerpo, y puesto que la masa (≈ inercia) es una cantidad escalar (sin dirección), entonces la aceleración tiene la misma dirección que la fuerza, esto es a = F/m”.

Sin embargo se prefiere expresar la segunda ley en forma de producto, lo cual además colabora en la definición de la unidad de medición para la fuerza:


 F = m a

Para una fuerza particular, la aceleración producida es inversamente proporcional a la masa del cuerpo.
Entonces, una unidad de fuerza es aquella que produce una unidad de aceleración a un cuerpo cuya inercia es una unidad de masa.
En el Sistema Internacional de unidades, la aceleración, o sea el cambio de velocidad por unidad de tiempo se mide en “metro/segundo cada segundo” [(m/s)/s] = m/s2, mientras que la masa se mide en kilogramos (kg).
Un newton (1 N) es la magnitud de la fuerza que produce una aceleración de 1m/s2 cuando actúa sobre un cuerpo cuya masa es 1 kg.
Antes de finalizar recordemos que la forma más general en que las interacciones nos afectan, es en conjunto, esto es, varias fuerzas al mismo tiempo.
Aunque la matemática (el álgebra vectorial) lo permite, parece poco significativo calcular la aceleración que produciría cada una de las varias fuerzas y luego sumarlas.
Se prefiere, en el caso de que varias fuerza externas actúen sobre un cuerpo, primero hacer la suma vectorial y luego aplicar la segunda ley de la siguiente manera.

Σ(Fexternas) = m a

F2 + F1 - f = (m carro y niño) a.       N - W=(m carro y niño) 0     f= u N   
Fadult - f = (m carro y niño) a'
.
!Si me empujan,  me aceleran!

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