Fuerzas y leyes de Newton: guía de estudio

Ideas clave

Las leyes de Newton relacionan la fuerza con el movimiento. La fuerza neta sobre un objeto es igual a su masa por su aceleración, y cada fuerza tiene una fuerza pareja igual y opuesta que actúa sobre otro objeto.

• Dibuja un diagrama de cuerpo libre con todas las fuerzas sobre el objeto y súmalas como vectores: ΣF = ma, por separado en cada eje.
• El peso es mg y apunta hacia abajo. La fuerza normal es perpendicular a la superficie y no siempre es igual al peso.
• El rozamiento cinético es μ_c N y se opone al deslizamiento. El rozamiento estático se ajusta hasta un máximo de μ_e N.
• En un plano inclinado, descompón el peso en mg sen θ a lo largo de la pendiente y mg cos θ contra la superficie.

Ecuaciones clave

• ΣF = ma
• W = mg
• f = μN
• a = g sin θ (frictionless incline)
• F = kx (Hooke’s law)

Ejemplo resuelto

Una caja de 10 kg se desliza por un plano de 30° con μ_c = 0,20 (g = 9,8 m/s²). A lo largo de la pendiente: mg sen θ = 10 × 9,8 × 0,5 = 49 N. Rozamiento: μ_c mg cos θ = 0,20 × 10 × 9,8 × 0,866 = 17 N. La fuerza neta es 32 N, así que a = 32 ÷ 10 = 3,2 m/s².

Errores comunes

• Suponer que la normal siempre es igual a mg. En un plano inclinado, o con otras fuerzas verticales, es distinta.
• Tratar un par acción-reacción como dos fuerzas sobre el mismo objeto. Actúan sobre objetos distintos, así que nunca se cancelan.
• Usar el peso en lugar de la fuerza normal en la fórmula del rozamiento.

Práctica

Ponte a prueba con preguntas de práctica sobre este tema: Fuerzas y leyes de Newton