Primera ley de Newton
Se discutió la variedad de formas en que se puede describir el movimiento (palabras, gráficos, diagramas, números, etc.). En esta unidad (Leyes de movimiento de Newton), se discutirán las formas en que se puede explicar el movimiento. Isaac Newton (un científico del siglo XVII) presentó una variedad de leyes que explican por qué los objetos se mueven (o no se mueven) como lo hacen. Estas tres leyes se conocen como las tres leyes del movimiento de Newton. El enfoque de la Lección 1 es la primera ley de movimiento de Newton, a veces conocida como la ley de la inercia . La primera ley de movimiento de Newton a menudo se expresa como Un objeto en reposo permanece en reposo y un objeto en movimiento permanece en movimiento con la misma velocidad y en la misma dirección a menos que actúe una fuerza desequilibrada. Dos cláusulas y una condición Hay dos cláusulas o partes en esta afirmación: una que predice el comportamiento de los objetos estacionarios y la otra que predice el comportamiento de los objetos en movimiento. Las dos partes se resumen en el siguiente diagrama. El comportamiento de todos los objetos puede describirse diciendo que los objetos tienden a “seguir haciendo lo que están haciendo” (a menos que una fuerza desequilibrada actúe sobre ellos). Si están en reposo, continuarán en este mismo estado de reposo. Si está en movimiento con una velocidad hacia el este de 5 m / s, continuará en este mismo estado de movimiento (5 m / s, Este). Si está en movimiento con una velocidad hacia la izquierda de 2 m / s, continuará en este mismo estado de movimiento (2 m / s, izquierda). El estado de movimiento de un objeto se mantiene mientras el objeto no sea afectado por una fuerza desequilibrada. Todos los objetos resisten los cambios en su estado de movimiento: tienden a “seguir haciendo lo que están haciendo”. Hay una condición importante que debe cumplirse para que la primera ley sea aplicable a cualquier movimiento dado. La condición se describe con la frase “… a menos que una fuerza desequilibrada actúe sobre ella”. Mientras las fuerzas no estén desequilibradas, es decir, mientras las fuerzas estén equilibradas, se aplicará la primera ley del movimiento.
Suponga que llenó una fuente para hornear hasta el borde con agua y caminó alrededor de una pista ovalada intentando completar una vuelta en el menor tiempo posible. El agua tendría una tendencia a derramarse desde el contenedor durante ubicaciones específicas en la pista. En general, el agua se derramaba cuando: el recipiente estaba en reposo e intentaba moverlo; el recipiente estaba en movimiento e intentaba detenerlo; el recipiente se movía en una dirección e intentaba cambiar su dirección. El agua se derramaba siempre que el estado de movimiento del contenedor se cambia. El agua resistió este cambio en su propio estado de movimiento. El agua tendía a “seguir haciendo lo que estaba haciendo”. El contenedor se movió del reposo a una alta velocidad en la línea de partida; el agua permaneció en reposo y se derramó sobre la mesa. El contenedor se detuvo cerca de la línea de meta; el agua siguió moviéndose y se derramó sobre el borde de ataque del contenedor. El contenedor se vio obligado a moverse en una dirección diferente para girar alrededor de una curva; el agua siguió moviéndose en la misma dirección y se derramó sobre su borde. El comportamiento del agua durante la vuelta alrededor de la pista puede explicarse por la primera ley de movimiento de Newton. Aplicaciones cotidianas de la primera ley de Newton Hay muchas aplicaciones de la primera ley de movimiento de Newton. Considere algunas de sus experiencias en un automóvil. ¿Alguna vez ha observado el comportamiento del café en una taza de café llena hasta el borde al arrancar un automóvil desde el reposo o al llevar un automóvil al reposo desde un estado de movimiento? El café “sigue haciendo lo que está haciendo”. Cuando acelera un automóvil desde el reposo, la carretera proporciona una fuerza desequilibrada en las ruedas giratorias para empujar el automóvil hacia adelante; Sin embargo, el café (que estaba en reposo) quiere permanecer en reposo. Mientras el automóvil acelera hacia adelante, el café permanece en la misma posición; posteriormente, el automóvil acelera por debajo del café y el café se derrama en su regazo. Por otro lado, al frenar desde un estado de movimiento, el café continúa hacia adelante con la misma velocidad y en la misma dirección , golpeando finalmente el parabrisas o el tablero. El café en movimiento permanece en movimiento. ¿Alguna vez ha experimentado inercia (resistiendo cambios en su estado de movimiento) en un automóvil mientras frena? La fuerza de la carretera sobre las ruedas bloqueadas proporciona la fuerza desequilibrada para cambiar el estado de movimiento del automóvil, sin embargo, no hay una fuerza desequilibrada para cambiar su propio estado de movimiento. Por lo tanto, continúa en movimiento, deslizándose a lo largo del asiento hacia adelante. Una persona en movimiento permanece en movimiento con la misma velocidad y en la misma dirección … a menos que la fuerza desequilibrada del cinturón de seguridad actúe sobre ella. ¡Si! Los cinturones de seguridad se utilizan para proporcionar seguridad a los pasajeros cuyo movimiento se rige por las leyes de Newton. El cinturón de seguridad proporciona la fuerza desequilibrada que lo lleva de un estado de movimiento a un estado de reposo. Quizás podría especular qué ocurriría si no se usa el cinturón de seguridad.
Hay muchas más aplicaciones de la primera ley de movimiento de Newton. Varias aplicaciones se enumeran a continuación. Tal vez podría pensar en la ley de la inercia y proporcionar explicaciones para cada aplicación. La sangre se precipita desde la cabeza hasta los pies mientras se detiene rápidamente cuando viaja en un elevador descendente. La cabeza de un martillo se puede apretar en el mango de madera golpeando la parte inferior del mango contra una superficie dura. Un ladrillo se rompe sin dolor sobre la mano de un profesor de física al golpearlo con un martillo. (PRECAUCIÓN: ¡no intente hacer esto en casa!) Para desalojar el ketchup del fondo de una botella de ketchup, a menudo se pone boca abajo y se empuja hacia abajo a altas velocidades y luego se detiene bruscamente. -final colisiones.Mientras monta una patineta (o vagón o bicicleta), vuela hacia adelante fuera del tablero cuando golpea una acera o roca u otro objeto que detiene bruscamente el movimiento de la patineta.
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Prueba esto en casa
Adquiere una percha de metal para la cual tienes permiso para destruir . Separe el perchero. Usando cinta adhesiva, coloque dos pelotas de tenis en los extremos opuestos del perchero como se muestra en el diagrama a la derecha. Dobla la percha para que haya una parte plana que se balancee sobre la cabeza de una persona. Los extremos del colgador con las pelotas de tenis deben colgar bajo (debajo del punto de equilibrio). Coloque la percha sobre su cabeza y equilibre. Luego gire rápidamente en un círculo. ¿Qué hacen las pelotas de tenis?
