Holas a Todos los que visiten este Blog

Hola este amigos y amigas, estudiantes, bloggeros entre otros. Hoy vengo a presentarles estos temas que aprendimos en 4to Año, en este blog hablaremos sobre algunos temas como las leyes de newton el movimiento circular y el movimiento armónico simple también tendremos demostraciones de como funcionan las leyes de newton y los diferentes temas que se encuentran en este blog

También podrán encontrar diversas noticias sobre la nasa en cuanto a la actualidad sobre la física y otras cosas, este blog se ah echo con la finalidad de ayudar a aquellos estudiantes bachilleres que necesiten ayuda sobre los temas que se encuentren el blog, cambien se puede encontrar vídeos de youtube una fuente muy buena para conseguir ayuda de como resolver una duda que tengas sobre algún tema en especifico.

Bueno esto es todo espero que sea de ayuda los temas que hemos publicado en este blog ya sean las demostraciones, vídeos y hasta ejercicios resueltos para resolver cualquier duda que tengan.

Biografia de Isaac Newton

Nació en Inglaterra el 4 de enero de 1643. Entonces, el calendario usado era el juliano y correspondía al 25 de diciembre de 1642, día de la Navidad. El parto fue prematuro aparentemente y nació tan pequeño que nadie pensó que lograría vivir mucho tiempo. Su vida corrió peligro por lo menos durante una semana. Fue bautizado el 1 de enero de 1643, 12 de enero en el calendario gregoriano.

La casa donde nació y vivió hasta su juventud se ubica en el lado oeste del valle del río Witham, más abajo de la meseta de Kesteven, en dirección a la ciudad de Grantham. Es de piedra caliza gris, el mismo material que se encuentra en la meseta. Tiene forma de una letra T gruesa en cuyo trazo más largo se encuentran la cocina y el vestíbulo, y la sala se encuentra en la unión de los dos trazos. Su entrada es descentrada y se ubica entre el vestíbulo y la sala, y se orienta hacia las escaleras que conducen a dos dormitorios del piso superior.

Sus padres fueron Isaac Newton y Hannah Ayscough, dos campesinos puritanos. No llegó a conocer a su padre, pues había muerto en octubre de 1642. Cuando su madre volvió a casarse con Barnabás Smith, este no tenía intención de cargar con un niño ajeno de tres años, lo dejó a cargo de su abuela, con quien vivió hasta la muerte de su padrastro en 1653. Este fue posiblemente un hecho traumático para Isaac; constituía la pérdida de la madre no habiendo conocido al padre. A su abuela nunca le dedicó un recuerdo cariñoso y hasta su muerte pasó desapercibida. Lo mismo ocurrió con el abuelo, que pareció no existir hasta que se descubrió que también estaba presente en la casa y correspondió al afecto de Newton de la misma forma: lo desheredó. Murió el 31 de marzo de 1727 (84 años)

Es reconocido por :

Entre sus hallazgos científicos se encuentran el descubrimiento de que el espectro de color que se observa cuando la luz blanca pasa por un prisma es inherente a esa luz, en lugar de provenir del prisma (como había sido postulado por Roger Bacon en el siglo XIII); su argumentación sobre la posibilidad de que la luz estuviera compuesta por partículas; su desarrollo de una ley de convección térmica, que describe la tasa de enfriamiento de los objetos expuestos al aire; sus estudios sobre la velocidad del sonido en el aire; y su propuesta de una teoría sobre el origen de las estrellas. Fue también un pionero de la mecánica de fluidos, estableciendo una ley sobre la viscosidad.

Newton fue el primero en demostrar que las leyes naturales que gobiernan el movimiento en la Tierra y las que gobiernan el movimiento de los cuerpos celestes son las mismas. Es, a menudo, calificado como el científico más grande de todos los tiempos, y su obra como la culminación de la revolución científica. El matemático y físico matemático Joseph Louis Lagrange(1736-1813), dijo que «Newton fue el más grande genio que ha existido y también el más afortunado dado que sólo se puede encontrar una vez un sistema que rija el mundo.

Leyes de Newton

Las Leyes de Newton, también conocidas como Leyes del movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la dinámica, en particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos.

Isaac Newton

Las Leyes de Newton permiten explicar tanto el movimiento de los astros como los movimientos de los proyectiles artificiales creados por el ser humano, así como toda la mecánica de funcionamiento de las máquinas.

Fundamentos teóricos de las leyes:

El primer concepto que maneja Newton es el de masa, que identifica con "cantidad de materia".

Newton asume a continuación que la cantidad de movimiento es el resultado del producto de la masa por la velocidad.

En tercer lugar, precisa la importancia de distinguir entre lo absoluto y relativo siempre que se hable de tiempo, espacio, lugar o movimiento.

En este sentido, Newton, que entiende el movimiento como una traslación de un cuerpo de un lugar a otro, para llegar al movimiento absoluto y verdadero de un cuerpo compone el movimiento (relativo) de ese cuerpo en el lugar (relativo) en que se lo considera, con el movimiento (relativo) del lugar mismo en otro lugar en el que esté situado, y así sucesivamente, paso a paso, hasta llegar a un lugar inmóvil, es decir, al sistema de referencias de los movimientos absolutos.

De acuerdo con esto, Newton establece que los movimientos aparentes son las diferencias de los movimientos verdaderos y que las fuerzas son causas y efectos de estos. Consecuentemente, la fuerza en Newton tiene un carácter absoluto, no relativo.

Estas leyes enunciadas por Newton y consideradas como las más importantes de la mecánica clásica son tres: la ley de inercia, relación entre fuerza y aceleración, y ley de acción y reacción.

Newton planteó que todos los movimientos se atienen a estas tres leyes principales formuladas en términos matemáticos. Un concepto es la fuerza, causa del movimiento; otro es la masa, la medición de la cantidad de materia puesta en movimiento; los dos son denominados habitualmente por las letras F y m.

Primera ley de Newton o ley de la inercia

En esta primera ley, Newton expone que “Todo cuerpo tiende a mantener su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas ejercidas sobre él”.

Esta ley postula, por tanto, que un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza neta sobre él. Newton toma en cuenta, sí, que los cuerpos en movimiento están sometidos constantemente a fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva.

Por ejemplo, los proyectiles continúan en su movimiento mientras no sean retardados por la resistencia del aire e impulsados hacia abajo por la fuerza de gravedad.

La situación es similar a la de una piedra que gira amarrada al extremo de una cuerda y que sujetamos de su otro extremo. Si la cuerda se corta, cesa de ejercerse la fuerza centrípeta y la piedra vuela alejándose en una línea recta tangencial a la circunferencia que describía (Tangente: es una recta que toca a una curva sin cortarla). (Ver figura 2).

Segunda ley de Newton o ley de aceleración o ley de fuerza

La segunda ley del movimiento de Newton dice que “Cuando se aplica una fuerza a un objeto, éste se acelera. Dicha a aceleración es en dirección a la fuerza y es proporcional a su intensidad y es inversamente proporcional a la masa que se mueve”.

Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qué ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección.

En concreto, los cambios experimentados en la cantidad de movimiento de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta; esto es, las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos.

Ejemplo: Si un carro de tren en movimiento (ver figura 3), con una carga, se detiene súbitamente sobre sus rieles, porque tropezó con un obstáculo, su carga tiende a seguir desplazándose con la misma velocidad y dirección que tenía en el momento del choque.

Otro ejemplo puede ser: una pelota de fútbol impulsada con una velocidad determinada hacia arriba (según la línea roja segmentada del dibujo, figura 4), seguiría en esa misma dirección si no hubiesen fuerzas que tienden a modificar estas condiciones. Estas fuerzas son la fuerza de gravedad terrestre que actúa de forma permanente y está representada por las pesas en el dibujo, y que son las que modifican la trayectoria original. Por otra parte, también el roce del aire disminuye la velocidad inicial.

Otro ejemplo: Si queremos darle la misma aceleración, o sea, alcanzar la misma velocidad en un determinado tiempo, a un automóvil grande y a uno pequeño (ver figura 5), necesitaremos mayor fuerza y potencia para acelerar el grande, por tener mayor masa que el más chico.

Si un caballo tira de una piedra unida a una cuerda (figura 6), el caballo es igualmente tirado por la piedra hacia atrás; porque la cuerda, tendiendo por el esfuerzo a soltarse, tirará del caballo hacia la piedra tanto como la piedra lo haga hacia el caballo, e impedirá el progreso de uno tanto como avanza el otro.

Tercera Ley de Newton o Ley de acción y reacción

Enunciada algunas veces como que "para cada acción existe una reacción igual y opuesta".

términos más explícitos: La tercera ley expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, éste realiza una fuerza de igual intensidad y dirección pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo.

Dicho de otra forma, las fuerzas siempre se presentan en pares de igual magnitud, sentido opuesto y están situadas sobre la misma recta.

Este principio presupone que la interacción entre dos partículas se propaga instantáneamente en el espacio (lo cual requeriría velocidad infinita), y en su formulación original no es válido para fuerzas electromagnéticas puesto que estas no se propagan por el espacio de modo instantáneo sino que lo hacen a velocidad finita "c".

Es importante observar que este principio de acción y reacción relaciona dos fuerzas que no están aplicadas al mismo cuerpo, produciendo en ellos aceleraciones diferentes, según sean sus masas. Por lo demás, cada una de esas fuerzas obedece por separado a la segunda ley.

Movimiento Armónico Simple (M.A.S)

Se llama movimiento armónico simple (M.A.S) a un movimiento periódico en ausencia de rozamiento periódico en acción de una fuerza recuperadora que es directamente proporcional al desplazamiento y aplicada en la misma dirección pero de sentido opuesto.

 

Elementos del movimiento armónico simple

• Oscilación o vibración completa, es el movimiento completo realizado desde cualquier posición, hasta regresar de nuevo a ella pasando por las posiciones intermedias.  

• Elongación es el desplazamiento de la partícula que oscila desde la posición de equilibrio, hasta cualquier posición en un instante dado. Se mide en metros o centímetros.  

• Amplitud, es valor máximo que puede tomar la elongación, es decir, el desplazamiento básico de la posición de equilibrio. También se mide en metros o centímetros.

• Período, es el tiempo requerido para realizar una oscilación o vibración completa. Se designa con la letra “I” y se mide en segundos (s).

• Frecuencia, es el número de oscilaciones o vibraciones realizadas por la partícula en la unidad de tiempo. 

•  Posición de equilibrio, es la posición en la cual no actúan ninguna fuerza neta sobre la partícula oscilante. La fuerza recuperadora es nula. 

• Puntos de retorno, son los puntos extremos de la trayectoria en los cuales la fuerza recuperadora es nula.

• Frecuencia angular o pulsación: es la velocidad angular constante del movimiento hipotético que se ha proyectado.

 Siendo l la Longitud y g la Gravedad.

Movimiento Circular

Podemos decir que el movimiento circular uniforme es aquel cuya trayectoria es una circunferencia y el módulo de la velocidad (rapidez) es constante, es decir, recorre arcos iguales en tiempos iguales.Longitud de arco y Ángulo de la trayectoria circularSiendo r el radio de la trayectoria circular y n el número de vueltasLongitud de arco (∆s)

Ángulo barrido por la trayectoria (ɸ):
Podemos escribir relacionando el arco y el ángulo:

 Unidades

• 
  

Las unidades del arco son el metro (m) , múltiplos y submúltiplos, o cualquier unidad que corresponda a la unidad de longitud.

• Las unidades de ángulo 

Velocidad TangencialSe observa en la figura, que la velocidad del móvil no es constante, sino que su dirección está cambiando. Pero la rapidez es constante ya que recorre arcos iguales en intervalos de tiempo iguales.
Entonces podemos calcular la rapidez Tangencial:
La rapidez tangencial es tangente al punto en un instante y tiene la dirección y sentido de instante.

Además es llamada, velocidad lineal o circunferencial
Velocidad angular

 En el movimiento Circular podemos calcular otro tipo de velocidad que llamamos velocidad angular (ω).
Es el ángulo (ɸ) que berre en unidad de tiempo (t).

En el M.C.U.al igual que la rapidez tangencial la velocidad angular es constante.La unidad de la velocidad angular es radianes/segundos = rad/s.En el caso que se trabaje la ecuación con 360°  la unidad de la velocidad angular es grados/segundos =º/s
La dirección y sentido de la velocidad angularLa velocidad angular es una magnitud vectorial.La característica de la dirección y sentido del vector que lo representa son:Dirección es el eje de rotación del cuerpo en movimientoSentido se determina mediante una regla convencional de la mano derechaSe supone el eje de rotación tomado con la mano derecha, de tal manera que los dedos de la mano indiquen el sentido de la rotación del cuerpo. El pulgar extendido indicara el sentido de la velocidad angular ω.
Comparación entre Velocidad Tangencial y Velocidad AngularSi observamos la figura
quiere decir que B recorre mayor arco que A en el mismo intervalo de tiempo, entonces:Sin embargo, el ángulo barrido  por el cuerpo A y por el cuerpo B es el mismo en unidad de tiempo: Se concluye. Si un objeto rota alrededor de un eje fijo, todos los puntos tienen la misma rapidez angular. En cambio, la rapidez tangencial de un punto dependerá del radio.
Relación entre velocidad tangencial y angularLas ecuaciones de rapidez tangencial y angular son respectivamente:
Relacionamos las dos ecuaciones dividiendo una con otra y de esa relación resulta
De donde

Período de un movimiento circularEn el caso que estamos tratando (movimiento circular), el período (T) es el tiempo que tarda el móvil en dar una vuelta.Se calcula dividiendo el tiempo (t) entre el número de vueltas(n) que las realizó en dicho tiempo.Frecuencia de un movimiento circularLa frecuencia (f) es el número de vueltas dadas en unidad de tiempo.Se calcula dividiendo el número de vueltas(n) entre el tiempo (t) que las realizó. En el sistema internacional de medidas, se expresa en hertz, que equivale aRelación entre paríodo y frecuenciaEl período T y la frecuencia (f) son magnitudes inversas, es decir que su producto da una constante, y esa constante es 1.
Expresión de las Velocidades en Función del Período y Frecuencia
Aceleración Centrípeta 
Se observa en la figura, que la velocidad del móvil no es constante, sino que su dirección está cambiando.Como la dirección de la velocidad cambia y la rapidez es constante, la aceleración centrípeta.La aceleración centrípeta está dirigida hacia el centro de la trayectoriaPara calcular la aceleración centrípeta, tenemos las siguientes ecuaciones:

Fuerza Centrípeta La aceleración se debe a una fuerza que atrae al cuerpo hacia el centro de la trayectoria, a esa fuerza la llamamos Fuerza Centrípeta.Esa fuerza es la que modifica la dirección y sentido de la velocidad tangencial a cada instante, si no fuera por la fuerza el cuerpo continuaría el movimiento rectilíneo uniforme con la dirección y sentido de ese instante.Dicha Fuerza Centrípeta tiene igual dirección y sentido que la aceleración centrípeta.La ecuaciones de la Fuerza Centrípeta
FUERZA CENTRÍPETA + INERCIA = MOVIMIENTO CIRCULAR
Al combinar la fuerza Centrípeta dirigida hacia el centro que no permite que siga en línea recta y la inercia del cuerpo que no permite que se dirija al centro, sucediendo esto a cada instante, se va formando la trayectoria circular.


  

1.