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3era Ley de Newton y Gravitaci ó n: ejemplos de como la F í sica ‘trabaja’

3era Ley de Newton y Gravitaci ó n: ejemplos de como la F í sica ‘trabaja’ . Pregunta capciosa:. Cual vehículo ejerce una fuerza mayor― la grúa o el carro?. Acción significa Fuerza!. Las leyes de Newton del movimiento.

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3era Ley de Newton y Gravitaci ó n: ejemplos de como la F í sica ‘trabaja’

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Presentation Transcript

  1. 3era Ley de Newton y Gravitación: ejemplos de como la Física ‘trabaja’ ISP 209 - 2B

  2. Pregunta capciosa: Cual vehículo ejerce una fuerza mayor― la grúa o el carro? ISP 209 - 2B

  3. Acción significa Fuerza! Las leyes de Newton del movimiento • La ley de inercia. Un objeto en movimiento permanece en su estado demovimiento con velocidad constante si la fuerza neta sobre el objeto se anula. • Fuerza y aceleración. Si la fuerza neta actuando sobre un objeto de masa m is F, entonces la aceleración del objeto es a = F/m. • O bien F = ma. • 3. Acción y reacción. Para cada acción hay una reacción de magnitud igual pero de sentido opuesto. ISP 209 - 2B

  4. Masa propiedad de la materia => medida cuantitativa de la inercia Unidad estándar de masa: kilogramo (kg) Prototipo internacional 1 kg standard. Cilindro de platino-iridio Bureau Int. de Poids et Mesures Sèvres, Francia. Cualquier objeto fisico tiene masa, la cual puede ser medida contra un estándar, esto es, usando una balanza. ISP 209 - 2B

  5. Fuerza sobre A debida a B Fuerza sobre A debida a B Para cada acción hay una reacción de magnitud igual pero de sentido opuesto 3era Ley… Si un objeto ejerce una fuerza sobre otro objeto, este ejerce una fuerza de igual magnitud pero de sentido opuesto sobre el 1er objeto Las fuerzas siempre (?!) aparecen en pares… …En principio No tiene nada que ver con el ‘sentido común’ ISP 209 - 2B

  6. De nuevo: Cual vehículo ejerce una fuerza mayor sobre el otro ― la grúa o el carro? Que dice el ‘sentido común?’ ISP 209 - 2B

  7. Las ‘Fuerzas’ en la Naturaleza obedecen la 3era ley de Newton • Consideremos dos ejemplos: • la fuerza de gravitación universal • La fuerza en un resorte ISP 209 - 2B

  8. Se estira el resorte una longitud x superior a su longitud natural… La fuerza sobre m1 es F1 = +kx (k = Hooke’s constant) La fuerza sobre m2 is F2 = -kx (+ hacia la derecha; - hacia la izquierda) La fuerza en los resortes Las fuerzas tienen mismo módulo y dirección pero sentidos opuestos ISP 209 - 2B

  9. Ejemplo numérico El extremo de un resorte se pega a una pared. Cuando se jala el otro extremo con una fuerza de 50 N el resorte se estira 3 cm. Que fuerza se requerirá para estirar el resorte 5,5 cm? Respuesta: 91.7 N ‘ley’ de Hooke –generalización-: La magnitud de la fuerza en un resorte es proporcional al desplazamiento (extensión or compresión) : F = -k.x, donde k es la constante elástica del resorte ISP 209 - 2B

  10. Gravitación Universal --- un ejemplo de la 3era Ley de Newton I ISP 209 - 2B

  11. Abadía de Westminster Gravitación Universal --- un ejemplo de la 3era Ley de Newton II ISP 209 - 2B

  12. Gravitación Universal --- un ejemplo de la 3era Ley de Newton III Here is buried Isaac Newton, Knight, who by a strength of mind almost divine, and mathematical principles peculiarly his own, explored the course and figures of the planets, the paths of comets, the tides of the sea, the dissimilarities in rays of light, and, what no other scholar has previously imagined, the properties of the colors thus produced. Diligent, sagacious and faithful, in his expositions of nature, antiquity and the holy Scriptures, he vindicated by his philosophy the majesty of God mighty and good, and expressed the simplicity of the Gospel in his manners. Mortals rejoice that there has existed such and so great an ornament of the human race! He was born on 25th December, 1642, and died on 20th March 1727. ISP 209 - 2B

  13. ¿Cuando una ‘teoría’ científica puede ser aceptada como verdadera? • si sobrevive a la experimentación • capaz de explicar lo conocido • capaz de predecir lo ‘desconocido’ • repetitiva, reproductible, ‘universal’ ISP 209 - 2B

  14. Para medidas en laboratorio, la fuerza gravitacional es realmente muy pequeña… Fuerza sobre masa de 1 kg :+3.3 x 10-10 N. Fuerza sobre masa de 5 kg : –3.3 x 10-10 N. ( + hacia la derecha, la variable x creciendo) Henry Cavendish, 1798 : 1era Medida de G ISP 209 - 2B

  15. 9.81 m/s2 Origen de ‘g’ ISP 209 - 2B

  16. La fuerza de gravedad sobre m es por definición su peso, Teoría de la gravitación ‘universal’ de Newton: Masa de la Tierra, en concordancia con la medida de Cavendish Pesando a la Tierra ISP 209 - 2B

  17. El enigma: El camion jala hacia la derecha. De acuerdo a la 3era ley de Newton, el carro jala hacia la izquierda el camion con igual fuerza. Entonces como pueden moverse, o acelerarse?? Resolución: Considere cada parte separadamente, y no olvidar que otras fuerzas tambien están actuando, por ejemplo el roce ISP 209 - 2B

  18. Momentump = mv momentum = masa x velocidad El momentum es un VECTOR : p = mv. La 3era Ley de newton implica la consevación del momentum… 1er Principio de Conservación: El momentum total es constante para un sistema cerrado ISP 209 - 2B

  19. Momentump = mv Momentum total se conserva: Prueba rapidita ISP 209 - 2B

  20. Otro rompecabezas … Las dos fuerzas son iguales! En acuerdo con la 3era Ley de Newton! Un carrito (Cooper Mini) choca con un camion (Mack). Cual es mas grande? – la fuerza ejercida por el camion?, O la fuerza ejercida por el carrito? equal equal ISP 209 - 2B

  21. Harold Edgerton (1950’s! ) fotógrafo de alta velocidad Wes Kessler pateando un balón… Acción- Reacción e Impulso! = p ISP 209 - 2B

  22. Las 4 fuerzas fundamentales I • Gravedad (Newton,Einstein) • Electromagnetismo (Maxwell !) • Fuerza nuclear fuerte • (gluones, quarks, Feynman y QCD) • Fuerza nuclear débil • (decaimientos , universo ‘zurdo’?!, • otras extrañezas…) ISP 209 - 2B

  23. Las 4 fuerzas fundamentales II Todas las interacciones fundamentales ‘obedecen’ al principio de conservación del momentum, equivalente a la 3era ley de Newton La naturaleza parece ser compleja, pero debajo de la aparente superficie, la nauraleza es simple … Einstein: “La Naturaleza es simple pero sutil …” “Dios no juega a los dados” "¡Albert! ¡Deja de decirle a Dios lo que tiene que hacer!" Niels Bohr ISP 209 - 2B

  24. Relatividad clásica, orgullo ontológico, curiosidad innata … Newton dijo de si mismo… • “ Yo no sé lo que otros piensen de mi, pero yo me veo a mi mismo como un niño jugando a la orilla de la playa, diviertiendome y curioseando, y entonces encuentro un canto rodado o una concha mas bonita que el resto, mientras que el gran oceano de la verdad permanece sin descubrir ante mis ojos” ISP 209 - 2B

  25. Relatividad moderna, humildad ontológica y … «Toda nuestra ciencia comparada con la realidad, es primitiva e infantil, y aun así es lo más preciado que tenemos» Albert Einstein ISP 209 - 2B

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