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Fuerzas y leyes de Newton
Construir la fuerza neta sobre un cuerpo. Aplicar las leyes de Newton con masa, peso y fricción.
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- Construir la fuerza neta sobre un cuerpo.
- Aplicar las leyes de Newton con masa, peso y fricción.
Las ideas, paso a paso
Desde cero: fuerza neta e inercia
Una fuerza es una interacción que puede cambiar la velocidad o deformar un cuerpo. Es vectorial: importan magnitud, dirección y sentido. La fuerza neta es la suma vectorial de todas las fuerzas sobre el mismo cuerpo.
La primera ley establece que, en un marco inercial, un cuerpo conserva su velocidad si la fuerza neta es cero. No se necesita una fuerza neta para mantener velocidad constante. La segunda ley relaciona fuerza neta, masa y aceleración mediante F neta = ma.
Aplicación: masa, peso y contacto
La masa mide la inercia y se expresa en kilogramos. El peso es la fuerza gravitatoria mg y se expresa en newtons. La normal es una fuerza de contacto perpendicular a la superficie; solo coincide con el peso en ciertos equilibrios.
La tercera ley describe pares de fuerzas de igual magnitud y sentido opuesto que actúan en cuerpos distintos. Por eso no se cancelan al calcular la fuerza neta de un solo cuerpo.
Reto: rozamiento y sistemas acelerados
La fricción cinética ideal tiene magnitud μₖN y se opone al deslizamiento relativo. La fricción estática ajusta su valor hasta un máximo μₛN: no siempre alcanza ese máximo.
Para un sistema de varios cuerpos, las fuerzas internas se cancelan por pares al sumar las ecuaciones. Las fuerzas externas determinan la aceleración del sistema completo. Esta selección ahorra ecuaciones, pero exige definir bien qué cuerpos se incluyen.
Ejemplos resueltos
Sigue el razonamiento
Una caja de 4 kg recibe 12 N hacia la derecha y 4 N hacia la izquierda. La fuerza neta vale 8 N hacia la derecha.
La aceleración es 8/4 = 2 m/s². Usar 12 N como fuerza neta ignoraría una interacción que sí actúa.
Sigue el razonamiento
Una mochila de 6 kg reposa sobre una mesa horizontal. Con g = 10 m/s², pesa 60 N hacia abajo y recibe una normal de 60 N hacia arriba.
El par del peso es la fuerza gravitatoria que la mochila ejerce sobre la Tierra, no la normal de la mesa.
Practica y revisa tu razonamiento
1. Sobre un cuerpo actúan 9 N al este y 5 N al oeste. ¿Cuál es la fuerza neta?
- 0 N
- 14 N al este
- 4 N al oeste
- 4 N al este
Ver respuesta y explicación
D. 4 N al este
- F neta = 9−5 = 4 N.
- El signo positivo indica este.
A. Las magnitudes no son iguales.
B. Se sumaron magnitudes sin considerar sentido.
C. El sentido debe ser el de la fuerza mayor.
D. Se restan fuerzas opuestas y domina el este.
2. Con g = 10 m/s², ¿cuánto pesa una caja de 7 kg?
- 700 N
- 7 N
- 0.7 N
- 70 N
Ver respuesta y explicación
D. 70 N
- Multiplica 7 kg por 10 m/s².
- El resultado es 70 N hacia abajo.
A. Se introdujo un factor diez adicional.
B. Se confundió masa con peso.
C. Se dividió masa entre g.
D. P = mg = 7(10).
3. Una caja desliza con N = 80 N y μₖ = 0.25. ¿Cuál es la fricción cinética?
- 80 N
- 320 N
- 20 N
- 0.25 N
Ver respuesta y explicación
C. 20 N
- f = μₖN.
- f = 20 N, opuesta al deslizamiento.
A. Se ignoró el coeficiente.
B. Se dividió N entre μₖ.
C. f = 0.25(80).
D. El coeficiente no es una fuerza.
Fuentes y alcance
Material original de apoyo para admisión. Los cursos se comparten entre universidades; la ficha de cada institución indica qué materias corresponden a su ruta y qué parte del temario está verificada.
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