APLICACIONES DE LEYES DE NEWTON

Pero la teoría no basta si no conocemos algunos de los campos de aplicación de las leyes:

APLICACIONES EN LA INGENIERÍA CIVIL



Encontramos diversos casos dentro de los proyectos que realiza la ingeniería civil donde se presentan las leyes de Newton:


PUENTES
Los puentes se pueden clasificar en diferentes tipos, de acuerdo a diversos conceptos como el tipo de material utilizado en su construcción, el sistema estructural predominante, el sistema constructivo utilizado, el uso del puente, la ubicación de la calzada en la estructura del puente, etc. Y en todas actúa las fuerzas de tracción y compresión.


Leyes que actúan:
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-Tercera Ley de Newton, esto se cumple en el centro del arco y la cimentación de los pilares. Las fuerzas siempre se presentan en pares de igual magnitud, sentido opuesto y están situadas sobre la misma recta.
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-Ley de la gravitación: Aquí el peso de todo el puente tendrá a ser atraído por la gravedad.
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-Primera Ley de Newton: En este caso el puente permanece en reposo (estable), al paso de un vehículo solo sufrirá una pequeña vibración.




EDIFICIOS O VIVIENDAS:

Los edificios o viviendas se construyen para que se mantengan en estabilidad, esa estabilidad solamente estas logrando para cargas muertas que es el peso propio del edificio, por lo cual por ejemplo un edificio que pesa unas veinte toneladas el suelo tiene que responder con esa misma magnitud; sea cual sea su condición, de no ser así el edificio tendría a caerse, entonces ya los Ingenieros Civiles son los encargados de darle condiciones para que el suele reaccione con la fuerza que se desea. Entonces una vez observado esto diremos las leyes que actúan son:






·   Primera Ley de Newton: Porque el edificio o la vivienda se construye para que permanezca en reposo, sosteniéndose de forma estable.
 - Tercera Ley de Newton: Porque el suelo está sosteniendo con la misma fuerza pero en sentido contrario, sino fuera así tendería a hundirse la construcción.


3. CANAL DE IRRIGACIÓN O SIMILARES

Leyes             que se aplican:

·         Segunda Ley de Newton: En este caso los canales se construyen siempre con una pendiente, para darle aceleración al agua y pueda fluir, de no ser así el agua tendría a estar en reposo como en una represa o laguna.







Referencias:

http://es.scribd.com/doc/111220746/Leyes-de-Newton-y-Sus-Aplicaciones-en-La-Ingenieria-Civil




APLICACIONES EN LA AERONÁUTICA


Una aeronave surca a una velocidad constante cuando el impulso - la fuerza del motor que mueve al avión a través del aire - equilibra exactamente el roce. El roce es la fuerza de la interacción del aire contra el casco de la aeronave y su dirección es opuesta al movimiento de la aeronave. El roce no cambia a menos que el piloto aumente la velocidad, el impulso, de la aeronave. Las turbulencias de aire y las tormentas eléctricas también cambiar el roce en la aeronave. En este caso, el piloto equilibra la fuerza al cambiar el impulso.





COMO VUELA UN HELICOPTERO





Empleando la tercera ley de Newton, es posible entender cómo obtiene un helicóptero su fuerza de sustentación. Las aspas tienen la forma adecuada para forzar hacia abajo las partículas de aire (acción), y el aire a su vez fuerza las aspas hacia arriba (reacción). A esta fuerza de reacción hacia arriba se le llama sustentación. Cuando la sustentación iguala al peso de la nave, ésta es capaz de mantenerse en un mismo punto en el aire.
Cuando la sustentación es mayor, el helicóptero asciende. Esto es cierto para las aves y los aviones. Las aves vuelan empujando el aire hacia abajo. En el avión de propulsión a chorro o de reacción, la nave expulsa gases quemados hacia atrás y éstos a su vez empujan la nave hacia delante. 
En cualquier clase de vuelo horizontal o vertical, hay cuatro fuerzas actuando sobre el helicóptero: Sustentación, Tracción, Peso y Resistencia.
La sustentación es la fuerza necesaria para soportar el peso del helicóptero; La tracción es la fuerza requerida para vencer la resistencia del fuselaje y demás componentes del helicóptero; El peso y la resistencia son, como en cualquier otro elemento, la particulares del helicóptero y ambientales respectivamente.

Durante el vuelo estacionario, es decir, sin movimiento respecto al suelo, el plano formado por la palas al girar es perfectamente paralelo al suelo (en condiciones perfectas y sin viento). La sustentación y la tracción coinciden y deben de ser igual al peso. (Siendo la resistencia nula). Este plano, direcciona el aire hacia abajo, formando una nube imaginaria o colchón, que es lo que hace mantener en el aire al helicóptero.
Para volar hacia delante, el plano formado por las palas, se inclina hacia delante, por lo que ese aire es canalizado hacia atrás (y hacia abajo, si no el helicóptero descendería), impulsando la tracción hacia el movimiento del helicóptero, y manteniendo la sustentación positiva con el empuje
del aire



Referencias: http://www.ehowenespanol.com/aplicaciones-ley-inercia-info_266826/

SEGUNDA LEY DE NEWTON, PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA DINAMICA

Esta ley considera objetos en movimiento, sobre el cual actúa una fuerza neta, esta fuerza ocasiona cambios en la velocidad del objeto, por lo que se puede decir que la partícula esta con cierta aceleración.




Se expresa como F :m.a

m: masa

a: aceleración que toma el sistema


  • En este caso la suma de las fuerzas que actúan en un cuerpo en movimiento no es igual a cero, sino igual a la Fneta resultante.
  • Fneta y a son directamente proporcionales si aumenta F aumenta a
  • m y a son inversamente proporcionales. Entre menor masa mayor aceleración, entre mayor masa menos aceleración.



Ej-1: Si al golpear una pelota con una fuerza de 1.2 N, esto adquiere una aceleración de 3m/s2


m:    F  =     1,2N        =       1.2 kg.m/s2    =       0.4  Kg

       a           3m/s2                    3m/s2


Ej-2:  A una masa de 60 kg se le aplica una fuerza de 590 N. ¿Cuales la aceleración que produce dicha fuerza?


a: F   =   a: 590N    =        590kg.m/s2  =  7.83 m/s2

   m            60 kg                  60 kg    


Para esta ley, se es necesario tener en cuenta fundamentos como el Peso y las Fuerzas de Rozamiento.


Peso: Fuerza de atracción, que la tierra ejerce sobre los cuerpos.




Fuerzas de Rozamiento: Se dividen en:

A) Fuerzas de rozamiento estática: Fuerza de oposición de cuerpos en reposo.

B) Fuerzas de rozamiento cinético o dinámico: Fuerza de oposición a los cuerpos en movimiento.

U(miu):  Coeficiente de fricción
N: Normal

En ambos casos el coeficiente de fricción, es menor a 1 y es característico en todos los cuerpos.
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La mayor y principal aplicación de la segunda ley de newton, es la del 
PLANO INCLINADO:
Que se define como una superficie, la cual forma un angulo alfa, con respecto a la horizontal.



Ejemplo
continuación analizaremos un ejemplo de esta aplicación, y su respectiva solución.

Un bloque de masa de 10kg, se desliza por un plano inclinado de 30° con respecto a la horizontal. Determinar la aceleración del bloque si no existe rozamiento entre la superficie y el bloque.


Suponer la existencia de rozamiento. El plano es de madera al igual que el bloque, el coeficiente de rozamiento es (0,4)



TERCERA LEY DE NEWTON



Un cuerpo que ejerce una fuerza sobre otro, el otro ejerce otra fuerza de igual valor pero en sentido contrario.













CANTIDAD DE MOVIMIENTO O MOMENTUM LINEAL
Es la relación entre masa y velocidad, y la cantidad de movimiento se define como:







En esta ley:

La Fneta, es la variación del momentum con  respecto al tiempo



IMPULSO MECANICO: Es la variación de la cantidad de movimiento de un  cuerpo, esta relación permite explicar que fuerzas débiles que actúan durante un intervalo de tiempo largo, pueden producir comparables con las de fuerzas intensas que actúan durante intervalos de tiempo cortos.


CONSERVACIÓN DE MOMENTO LINEAL
Se consideran dos cuerpos que solo experimentan las fuerzas que actúan sobre cada uno, como resultado de unas acciones mutuas entre ello, es decir un sistema aislado.
                                                                                                                                                         






F21: Es la fuerza que el objeto 2, experimenta sobre el cuerpo 1.
F12: Es la fuerza que el objeto 1 ejerce sobre el cuerpo 2.

La conservación del momento lineal la identificamos como:







Una de las aplicaciones de esta ley es la propulsión:











PRIMERA LEY DE NEWTON, LEY DE LA INERCIA

Aquí Newton establece una relación, que existe entre las fuerzas que actúan sobre un cuerpo y el tipo de movimiento que dicho cuerpo presenta.

"Todo cuerpo permanece en reposo en movimiento rectilíneo uniforme, sino actúa ninguna fuerza sobre el o si la suma de todas las fuerzas que actúan sobre el es nula".




CONCLUSIONES:


- Este principio establece que en un cuerpo en reposo no actúa ninguna fuerza o que las fuerzas presentes en este, se anulan.


- El cuerpo que se encuentra con movimiento rectilíneo uniforme, no actúa ninguna fuerza alguna, o la fuerza neta es cero.


En la imagen, auto y persona se mueven a una misma velocidad, cuando el auto se detiene repentinamente, la persona va a continuar su movimiento, a causa de la inercia, ya que la persona ya presentaba un movimiento constate.


Otros ejemplos de esta ley se aplica en:


-Cuando se empuja un auto que esta en reposo, al principio costará trabajo por la inercia, que se opone al movimiento.



-Para detener un barco o un tren a al ta velocidad, se necesitan varios km, debido a la inercia que llevan.


La aplicación de las fuerzas en esta ley se presentan de la siguiente manera:





Donde:

Empuje lo tomaremos como F
Sustentación Fa: fuerza del viento sobre las alas
Peso: W
Resistencia: Fr








CONCEPTOS GENERALES DE LA DINAMICA

En la dinámica encontramos como base fundamental, al concepto de Newton y sus leyes, y las fuerzas en los cuerpos.

Fuerza: 
Una fuerza es toda acción que puede cambiar el estado de reposo o movimiento de un cuerpo o bien producir deformaciones sobre el. La fuerza tiene carácter vectorial , de acuerdo a que la fuerza tiene magnitud y la dirección del movimiento depende de la dirección en que se aplique la fuerza.

En la fuerza encontramos:

Unidades de fuerza:

La fuerza esta dado en unidades de Newton (N), en el SI

N=1kg m/s2











En la naturaleza vemos:


Fuerzas de contacto: aquellas que se aplican a un cuerpo en contacto, por ejemplo: El empuje hacia una persona.
Ej:
-Al boxear
-Lanzamiento de balón


Fuerzas de acción a distancia: Actúan cuando no hay contacto entre cuerpos, es decir cargas eléctricas, imanes, o la fuerza de atracción de la tierra que ejerce sobre nosotros.



El Peso: Se define como fuerza de atracción que ejerce tierra sobre los cuerpos. Se lo identifica como un vector, por lo que tiene una dirección, hacia abajo  y una magnitud. Identificada como W.

Fuerza Normal: Fuerza que ejercen las superficies sobre los cuerpos, es perpendicular a la superficie





Fuerza de Rozamiento: Fuerza que se opone al movimiento, y siempre toma una dirección contraria a la fuerza aplicada.









Encontramos otras fuerzas como:

La fuerza aplicada
La fuerza neta





Otro concepto, es el de las leyes de Newton:

1. Ley de Newton o Ley de la Inercia: Todo cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilineo uniforme, sino actua ninguna fueza sobre el, o si la suma de todas las fuerzas que actuan sobre el es nula.


2. Ley de Newton o Principio fundamental de la dinamica: Considera cuerpos en movimiento.


3. Ley de Newton o Ley de Accion y Reaccion: Fuerza que se ejercerce entre cuerpos unos sobre otros.







Introduccion a la Dinamica

Este blog tratara el tema de la DINÁMICA que es parte de la física y la cual estudia los movimientos de los cuerpos y la fuerza que produce dicho movimiento. Miraremos diferentes conceptos que forman parte de la dinámica como lo es la fuerza, así como los diferentes aplicaciones de la dinámica  a nuestro entorno, con las tres leyes de newton las cuales son las mas conocidas  universalmente, ya que por medio de estas podremos explicar de manera mas concreta el movimiento de partículas, por consiguiente también permiten explicar diferentes fenómenos en otros campos de la física

1) Ley de la Inercia


2) Ley de la Fuerza









3) Ley de Acción y Reacción




 Realizando un acercamiento de cada una de estas leyes creadas por Issac Newton con ejemplos claros de su aplicación, presentaremos diapositivas y un vídeo tomando como tema principal las leyes de newton  para poder explicar su aplicación a cada una de estas, y así poder dar un mejor entendimiento ya que la física como tal es un tema esencial en nuestro entorno y a la vez es muy compleja.