Introducción

Objetivos generales

1.- Más que nada a través de este informe queremos mostrar todo lo aprendido dentro de nuestras investigaciones con el fin de dejarnos claro a nosotros mismos y a quien lea el r trabajo, varios conocimientos acerca de: Fuerza, Movimiento y las Leyes de Newton.

2.- Queremos además explicar la evolución que ha tenido esta rama de la física con el pasar de los años, en cuanto a las creencias y teorías que ha tenido el hombre acerca de ésta, pasando por el maestro Aristóteles, siguiendo por Galileo, y llegando hasta las creencias que se tienen en nuestros días, impuestas por el gran genio inglés de la física Isaac Newton.

3.- El último de nuestros tres objetivos es, explicar a través de simples ejemplos, fáciles de entender para todo tipo de personas, las tres leyes o teorías de Newton. Esto lo lograremos citando algunos ejemplos de estas leyes que ocurran en nuestra vida cotidiana.

A continuación proceda a dar vuelta la pagina y disfrutar del entretenido informe.

¿Quién fue Isaac Newton?

El gran físico matemático que formuló las leyes básicas de la mecánica, llamado Isaac Newton, nació en la navidad de 1642, fue el mismo año de la muerte del gran Galileo Galilei. Newton nació en una pequeña ciudad de Inglaterra. Su educación estuvo a cargo de su abuela, este hecho nos deja claro la falta de afecto que Newton tuvo, esta falta de afecto influyó bastante en lo que fue su personalidad, un joven tímido, introspectivo, y hasta cierto punto, intolerante, lo que lo caracterizó siendo adulto.

Su pasión, desde pequeño, fueron los pequeños juguetes y aparatos mecánicos, y además al parecer este tenía una gran capacidad académica para las matemáticas. Una vez cuando fue creciendo pasaba largas horas sobre los árboles, absorto en lecturas y de todos tipos.

A sus 18 años un tío lo mandó a estudiar a la Trinity College de la Cambridge University, cerca de Londres, en esta universidad se dedicó inicialmente al estudio de las matemáticas revelándose como un alumno excelente.

1.-Fuerza

1.1-Concepto: Al realizar cualquier tipo de esfuerzo muscular para tirar o empujar un objeto, le estamos comunicando fuerza. Por ejemplo una locomotora ejerce fuerza para tirar los vagones de un tren, o como un chorro de agua ejerce fuerza para hacer funcionar una turbina, así el hombre ha tenido desde siempre, quizás hasta sin saberlo, una idea intuitiva de lo que es la fuerza.

Con estos ejemplos, debemos concluir que para que el efecto de una fuerza quede bien definido, es necesario especificar su magnitud dirección y sentido. En otras palabras, la fuerza, al tener estas características se puede definir como una magnitud física vectorial, por lo tanto puede ser representada con un vector.

No siempre para ejercer una fuerza se necesita que haya un contacto entre dos cuerpos, esto es muy fácil de demostrar, por ejemplo la atracción de un imán sobre un clavo, o la fuerza que ejerce la tierra sobre un cuerpo (gravedad), en ninguno de estos dos casos los objetos necesitan estar en contacto al momento de ejercer la fuerza.

Como todos sabemos, en la física es muy difícil definir un concepto con palabras concretas, por lo que nos hemos basado principalmente en ejemplos.

1.2-¿Cómo se nos hace posible medir una fuerza?

Cuando una fuerza cualquiera es ejercida sobre un resorte, éste se estira y se deforma. Este hecho se utiliza para evaluar o medir la fuerza. Todas las magnitudes físicas tienen alguna unidad de medida. En el caso de la fuerza, la medida escogida convencionalmente es la que se denomina Kilogramo-Fuerza (kgf). El kgf es equivalente al peso de un kilogramo standard al nivel del mar y a 45 grados de latitud.

Para graduar un instrumento para medir fuerza, debemos colgar peso de 1kgf, 2kgf, 3kgf, etc. y hacer una marca en cada uno de esos puntos. De esta manera, este resorte graduado y calibrado recibe el nombre de Dinamómetro.

Otra unidad de medida de fuerza, muy utilizada actualmente por la ciencia, es el Newton (n). Muy aproximadamente 1kgf es igual a 9,8n, por lo tanto la fuerza de un newton, equivale cercanamente al peso de 0,1kgf. Eso es todo en cuanto a lo que se refiere a la medida de la fuerza.

1.3-Fuerza a través de la Historia:

Aristóteles: El filósofo Aristóteles al analizar las relaciones entre las fuerzas y el movimiento, creía que un cuerpo solo podría mantenerse en movimiento cuando existiera una fuerza que actuase sobre él continuamente. De este modo que si un cuerpo estuviera en reposo y sin ninguna fuerza que actuara sobre él, permanecería en reposo, cuando una fuerza se ejerciera sobre el cuerpo se pondría en movimiento solo entonces, pero al cesar la acción, el cuerpo volvería al reposo. Estas afirmaciones parecerían correctas a primera vista, pues en nuestra vida diaria observamos que los objetos en general solo se encuentran en movimiento cuando están siendo jalados o empujados. Durante toda la edad media las ideas de Aristóteles fueron aceptadas sin que se les hiciera un minucioso análisis. Las críticas a estas teorías de Aristóteles solo surgieron en el momento en que Galileo, otro importante pensador, propuso, dentro del siglo XVII, ideas más acertadas de lo que hoy conocemos como la fuerza y sus principios.

Galileo: Con la introducción del método científico experimental el estudio de los fenómenos físicos Galileo realizó una serie de experimentos que lo llevaron a conclusiones más acertadas que las del mismo Aristóteles.

Estando en reposo una esfera sobre una superficie horizontal, Galileo observo que al empujarla con cierta fuerza se ponía en movimiento, por otra parte, y a diferencia de Aristóteles, observó que la esfera seguía moviéndose y recorriendo cierta distancia aún después que dejaba de empujarla. Así Galileo comprobó que un cuerpo podía estar en movimiento sin la acción permanente de una fuerza constante o que la empujara.

Cuando repitió el experimento usando una superficie horizontal más lisa observó que el cuerpo luego de cesar la acción de fuerza, recorría una distancia mayor que el experimento anterior. Basándose en una serie de experimentos semejantes, Galileo concluyó; que un cuerpo se detenía después de haber dejado de impulsarlo por el efecto de la fricción entre la superficie y el cuerpo la cual siempre actúa para retardar y detener su movimiento de modo que si fuese posible eliminar totalmente la fricción el cuerpo continuaría moviéndose en forma indefinida, esto es lo que se llama Movimiento Rectilíneo Uniforme.

1.4- La Inercia.

Dos experimentos de Galileo lo llevaron a atribuir a todos los cuerpos una propiedad denominada inercia, por la cual un cuerpo tiende a permanecer en su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme. Dicho de otra manera cuando un cuerpo está en reposo tiende, por inercia a seguir inmóvil y solamente por acción de una fuerza, podrá salir de este estado. Si un cuerpo se haya en movimiento sin que ninguna fuerza actúe sobre él el objeto tiende por inercia a moverse en línea recta con velocidad constante. Se necesitará la acción de una fuerza para aumentar o disminuir su velocidad o para hacer que desvíe hacia un lado o hacia otro.

2-.LAS LEYES DE NEWTON.

2.1- Primera ley de newton:  

"En ausencia de la acción de fuerzas un cuerpo en reposo continuará en reposo y uno en movimiento, se moverá en línea recta y con velocidad constante"

Al redactar y estructurar los principios de la mecánica, el importante físico Isaac Newton se basó en todos los estudios realizados por otros físicos que lo precedieron, entre ellos se encuentra Galileo. Así se pude señalar que la primera ley de newton no es más que una simple síntesis de las ideas de Galileo, referentes a la inercia y por esta misma razón esta ley de newton es denominada también con el nombre de ley de la inercia.

2.2- Segunda ley de Newton:

"La aceleración que un cuerpo adquiere es directamente proporcional a la resultante de las fuerzas que actúan en el y tiene la misma dirección y el mismo sentido que dicha resultante".

Un cuerpo sometido a la acción de varias fuerzas, f1 f2 f3 etc... es posible sustituir el sistema de fuerzas por una fuerza única resultante. La aceleración que el cuerpo va adquirir luego de la acción de este sistema de fuerzas se obtiene como si el cuerpo estuviese sometido a la acción de una única fuerza igual a la resultante. La segunda ley de Newton es una de las leyes básicas de la mecánica y se utiliza en el estudio de los movimientos de los cuerpos celestes y en otros estudios. Se sabe que el mismo Isaac Newton lo aplicó para estudiar los movimientos de los planetas y el gran éxito logrado constituyo una de las primeras confirmaciones de esta ley.

2.3- Tercera ley de Newton.

"Cuando un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B este reacciona sobre A con una fuerza de la misma magnitud, misma dirección pero de sentido contrario".

En sus estudios, Newton pudo comprobar que en la interacción de dos cuerpos, la fuerza siempre aparecerá en pares, para cada acción de un cuerpo sobre otro, siempre existirá una reacción igual y contraria de este sobre el primero. Con todas estas observaciones Newton pudo sintetizar el enunciado de su tercera ley, conocida también como "Ley de acción y la reacción".

Las dos fuerzas que se mencionan en el enunciado de la tercera ley de Newton se denominan acción y reacción, cualquiera de ellas puede ser indistintamente considerada como la fuerza de acción o reacción. Se observa que la acción es aplicada y por lo tanto actúa en uno de los cuerpos y que la reacción actúa en el cuerpo que ejerce la acción, esto quiere decir que las fuerzas de acción y de reacción están aplicadas en cuerpos diferentes.

3-APLICACIóN

3.1-Aplicación de la primera ley de Newton o Ley de la inercia.

La primera ley de Newton la podríamos ejemplificar a través de un simple ejemplo presente en nuestra vida cotidiana.

Por ejemplo una persona situada en la parte posterior de un vehículo que recorre a una velocidad promedio de 60kms/hr. Este vehículo al momento de virar hacia un lado, producirá que el sujeto ubicado en la parte posterior tienda a seguir en línea recta, por lo que se moverá a través del asiento de un lado hacia otro (como lo que nosotros conocemos la mantequilla) se moverá de un lado hacia otro siguiendo su línea anterior de movimiento, pero el roce de la superficie del asiento producirá que su movimiento no se prolongue exageradamente.

3.2-Segunda ley de Newton en Aplicación:

Un ejemplo cotidiano de lo que se conoce como segunda ley de Newton puede ser algo tan simple como que dos sujetos, Ay B en el cual A tiene mayor fuerza que B, y estos empujan una mesa, empujando el sujeto A hacia el Este y el sujeto B hacia el Norte. Al sumar las fuerzas obtendremos una resultante igual al movimiento y aceleración de la mesa. Por lo tanto la mesa se moverá en dirección Noreste pero con mayor inclinación hacia el Este ya que el sujeto A ejerce mayor fuerza que el sujeto B,.

3.3- Tercera Ley de Newton en su Aplicación:

Un ejemplo para este caso puede ser un hombre que empuja una mesa. En este caso el hombre ejerce una fuerza f1 y la mesa en este caso reacciona y empuja a la persona con una fuerza f2. Para hacer más fácil entender este ejemplo, imagine que el sujeto y la mesa tienen la misma masa y están sobre una superficie lisa sin fricción, en este caso observaríamos que tanto la mesa como la persona se pondrían en un movimiento igual pero en sentido contrario.

Conclusiones

Nosotros creemos que la mejor conclusión que se puede sacar de un trabajo como este es que la fuerza está presente en nuestras vidas a cada momento aunque nunca pensemos en ello o simplemente nonos demos cuenta. Además con este trabajo nosotros pudimos aprender mejor, lo que es una fuerza, aprendimos desde el concepto mismo hasta como medirlas, y exactamente de que maneras actúan las fuerzas en nuestra vida diaria, hasta en las cosas mas simples, la fuerza esta presente en toda situación que presente movimiento. Gracias a la elaboración de este informe, ahora nosotros conocemos algunas de las teorías que han habido a lo lago de la humanidad acerca de la fuerza, las ideas de Aristóteles, Galileo Galilei, y por ultimo del físico inglés Isaac Newton, y de esta manera conocer y aprender concretamente cuales son las teorías acerca de la fuerza que están vigentes hoy en día.

Bueno eso es todo, esperamos que le haya gustado nuestro trabajo, y ojalá que la información que éste contiene le haya servido, ya que por lo menos a nosotros nos sirvió mucho.

Bibliografía:

1.

Libro: Física Pssc, tomo 1 y 2, Capítulo 11

Tercera edición

Autores: Haber-Scham-Cross-Dodge-Walter

Editorial: Reverté.

2.

Libro: Física General, Capítulo 5

Tercera Edición Actualizada

Autores: Beatriz Alborenga-Antonio Máximo

Editorial: Harla

3.

Libro: Física, Capítulo 13

Cuarta Edición

Autores: Physical science study commitee

Editorial: Reverté

4.

Libro: Física, tomo 1, Capítulo 14

Cuarta Edición

Autores: Raymond A. Serway-James Madison University.

Editorial: Mcgrow-Hill.

*En este trabajo no se utilizó Microsoft Encarta^R

íNDICE

Introducción Pág 1

Objetivos Generales Pág 1

¿Quién fue Isaac Newton? Pág 2

FUERZA

Concepto de Fuerza Pág 2

Medición de una Fuerza Pág 3

Fuerza a través de la Historia Pág 3

La inercia Pág 4

LEYES DE NEWTON

Primera Ley de Newton Pág 4

Segunda ley de Newton Pág 5

Tercera Ley de Newton Pág 5

Aplicación Leyes de Newton Pág 6

Conclusiones Pág 7

Bibliografía Pág 7