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Segunda ley de Newton El transbordador espacial Endeavor despega para una misión de 11 días en el espacio. Todas las leyes de movimiento de Newton, la ley de la inercia, de la acción y reacción y la aceleración producida por una fuerza resultante, se muestran durante este despegue. (Foto del Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA.) 137
138 Capítulo 7 Segunda ley de New ton Objetivos C uando te rm in e de e stu d ia r este ca pítulo el alum no: 1. D escribirá la relación e ntre fuerza, masa y aceleración, e indicará las unidades co n g ru e n te s para cada una de esas variables en el sistem a m é trico y en los sistem as de unidades usuales de Estados Unidos. 2. D efinirá las unidades new ton y slug, y explicará p o r q u é son unidades d e riva das y no fu ndam entales. 3. D em ostrará m e d ia n te d e fin icio n e s y e je m p los su co m p re nsió n de la diferencia entre masa y peso. 4. D eterm inará la masa a p a rtir del peso, y el peso a p a rtir de la masa en un lugar d o n d e se conozca la aceleración d e b id a a la g ravedad. 5. D ibujará un diagram a de cu e rp o libre para o b je to s en m o vim ie n to con aceleración constante, e sta b le cie n d o que la fuerza resultante es igual a la masa to ta l m u ltip lica d a p o r la aceleración, y calculará los parám etros d esconocidos. De acuerdo con la primera ley de Newton sobre el movimiento, un objeto sufrirá un cambio en su estado de movimiento o de reposo únicamente cuando actúe sobre él una fuerza resultante, no equilibrada. Ahora sabemos que un cambio en el movimiento, por ejemplo un cambio en la rapidez, da por resultado una aceleración. En múltiples aplicaciones industriales necesitamos predecir la aceleración que se producirá mediante una determinada fuerza. Por ejemplo, la fuerza hacia adelante que se requiere para acelerar un automóvil en reposo, hasta una rapidez de 60 km/h en 8 s es algo que interesa a la industria automotriz. En este capítulo se estudiarán las relaciones entre fuerza, masa y aceleración. Segunda ley de Newton sobre el movimiento Antes de estudiar formalmente la relación entre una fuerza resultante y la aceleración, consideraremos primero un experimento sencillo. Una pista lineal de aire es un aparato para estudiar el movimiento de objetos en condiciones que se aproximan a una fricción de cero. Cientos de pequeños chorros de aire originan una fuerza ascendente que equilibra el peso del deslizador, como se muestra en la figura 7.1. Se ata un hilo al frente del deslizador y se coloca un dinamómetro de peso despreciable para medir la fuerza horizontal aplicada, como se muestra en la figura. La aceleración que recibe el deslizador puede medirse determinando el cambio de rapidez en un intervalo de tiempo definido. La primera fuerza aplicada F en la figura 7.1a origina una aceleración a,. Si se duplica la fuerza, o sea 2F , se duplicará la aceleración, 2a,, y si.se triplica la fuerza, 3F,, se triplicará la aceleración, 3a,. Estas observaciones demuestran que la aceleración de un determinado cuerpo es directamente proporcional a la fuerza aplicada, lo cual significa que la relación de fuerza a aceleración siempre es constante: Fj Fi F3 — = — = — = constante el] 3.9 La constante es una medida de la eficacia de una fuerza dada para producir aceleración. Veremos que esta relación es una propiedad del cuerpo, llamada su masa m, donde F m — ~ a La masa de un kilogramo (1 kg) se definió en el capítulo 3 por comparación con un patrón. Conservando esta definición, ahora podemos definir una nueva unidad de fuerza que impartiría a la unidad de masa una unidad de aceleración. La fuerza de un new ton (1 N) es la fuerza resultante que im p a rte a una masa de 1 kg una aceleración de 1 m /s 2.
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Física, conceptos y aplicaciones S
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Publisher: Javier Neyra Bravo Direc
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PARTE I Meca nica Introducción Cen
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Máquinas simples Las máquinas sim
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esumen y repaso Resumen En la indus
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Movimiento armónico simple Un tram
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Resumen En este capítulo presentam
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Los instrumentos para obtener imág
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Resumen Hemos visto que ios campos
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Fuerza y momentos de torsión en un
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Resumen El momento magnético de la
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tir ese aparato en un instrumento c
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Inducción electromagnética Las im
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Resumen La inducción electromagné
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Objetivos Cuando term ine de estudi
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32.19. Un condensador tiene un rég
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Resumen La investigación sobre la
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Preguntas de repaso Comente esta af
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36.7. Un objeto se desplaza desde l
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Preguntas para la reflexión críti
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