Repaso de Física Técnica – Leyes de Newton

Repaso de Física Técnica – Leyes de Newton
Torque
1. Torque (Ƭ) es el producto de la aplicación de una fuerza linear a un movimiento angular y la
distancia del centro de rotación (radio).
Ƭ=F∙r
F en Newtons
r en metros
La unidad utilizada es Newton metros ó N∙m
En el sistema imperial se utiliza ft∙lbs
F
r
Ejemplo: Si F = 10 N y r = 10 cm., entonces el torque será: Ƭ = F ∙ r
Ƭ = (50N) ∙ (0.1m)
Ƭ = 5 N∙m
2. Si la fuerza es generada a un ángulo, entonces hay que utilizar el análisis vectorial y calcular el
componente vertical (en y) para usarlo como fuerza efectiva:
F
θ=20°
r
Ejemplo: Si F = 10 N y r = 10 cm., entonces el torque será: Ƭ = F sinθ ∙ r
Ƭ = F sinθ ∙ r
Ƭ = (50N sin20°) ∙ (0.1m)
Ƭ = (50N)(.34) ∙ (0.1m)
Ƭ = (17N) ∙ (0.1m)
Ƭ = 1.7 N∙m
1
Primera Ley de Newton
1. La primera ley de Newton dice que una partícula o un sistema de partículas en reposo se mantendrá
en reposo al menos que una fuerza externa actúe sobre éste.
2. Si una masa m está en reposo, se mantendrá en reposo, al menos que una fuerza F actúe sobre éste:
F
m
3. El producto de esta fuerza es una aceleración en el movimiento de la masa m.
4. Mientras mayor sea la fuerza F, mayor será la aceleración a y mientras mayor sea la masa m, menor
será la aceleración a. Por lo tanto, se puede manifestar de la siguiente manera:
F = ma
donde F es la fuerza, m es la masa y a es la aceleración impartida.
5. Se pueden despejar además, las siguientes fórmulas:
F=m⋅a
m = F/a
a = F/m
6. Fuerza (F) en Newtons (N), masa (m) en kilogramos (Kg) y aceleración (a) en metros por segundo
cuadrado (m/s2).
Ejemplo: Una masa (m) es movida por una fuerza (F). Cuál es la aceleración producida por
esta fuerza?
F
m
fuerza = 100 N
masa = 35 Kg
F = ma. Por lo tanto a = F/m.
a = F/m
a = 100 N/35 Kg
a = 2.86 m/s2
Ejemplo vectorial:
F
θ
m
Fuerza = 142 N
masa = 45 Kg
θ = 55°
F = ma. F = F cosθ. Por lo tanto a = F cosθ/m (componente en x).
a = F cosθ/m
a = (142 N(cos55°))/45 Kg
a = (142 N(.57))/45 Kg
a = 1.80 m/s2
2
Velocidad y Aceleración
1. Velocidad es el cambio en distancia de un cuerpo en un intervalo de tiempo determinado:
=
distancia (x) en metros (m), tiempo (t) en segundos (s) y velocidad (v) en metros por segundo (m/s)
Se puede resumir la fórmula como:
=
=
Ya que se presume que el cuerpo no viajó a esta velocidad durante toda la trayectoria, se puede
decir que esta velocidad es un “promedio”. La velocidad promedio se denomina con el símbolo
̅ . Por lo tanto, se expresa como:
̅ = (fórmula 1)
De esta fórmula, se puede derivar:
=̅∙
(fórmula 2)
2. Si se conocen la velocidad inicial y la velocidad final, se puede deducir la velocidad promedio de
la siguientemanera:
= ̅=
=
̅=
(fórmula 3)
3. Aceleración es el cambio en velocidad de un cuerpo en un intervalo de tiempo determinado:
=
velocidad (v) en metros por segundo (m/s), tiempo (t) en segundos (s) y aceleración (a) en metros por
segundo cuadrado (m/s2)
Se puede resumir la fórmula como:
=
=
=
=
(fórmula 4)
De esta fórmula se pueden derivar:
=
(fórmula 5)
y
=
(fórmula 6)
Si se quiere conocer la distancia recorrida:
= ̅ ∙ (fórmula 2)
=
=
(
)
∙ (fórmula 3 dentro de la fórmula 2)
∙ (fórmula 3 y 5 dentro de la fórmula 2) es igual a
=
(fórmula 7)
=
(fórmula 8)
y por lo tanto:
3
=
∙ que es igual a:
Fórmulas de Movimiento Lineal
=
1.
̅=
=
①
= ̅∙
̅=
②
③
=
2.
=
④
=
=
→
=
→
=
⑤
→
=
→
=
⑥
=
3.
=
⋅
Si se quiere calcular distancia conociendo la velocidad inicial, aceleración y el tiempo:
= ̅∙
=(
)∙ →
=
(
(
))
∙ →
=(
)∙ →
=
⑦
Si se quiere calcular distancia conociendo la velocidad final, aceleración y el tiempo:
= ̅∙
=(
)∙ →
=
((
)
)
∙ →
4
=(
)∙ →
=
⑧