Leyes de Newton

Las leyes de Newton enlazan fuerza, masa y movimiento, y son el eje de la mecánica clásica. En Ingeniería y Ciencias Físico Matemáticas del IPN se les dedica un tema propio, porque casi todos los problemas de este temario se resuelven con un diagrama de cuerpo libre y la segunda ley. Dominarlas con soltura rinde también en energía, fluidos y electromagnetismo.

Qué debes dominar

• Primera ley: un cuerpo sin fuerza neta conserva su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme; la masa mide la inercia.
• Segunda ley: ΣF = m · a, aplicada eje por eje.
• Tercera ley: fuerzas de acción y reacción sobre cuerpos distintos.
• Diagrama de cuerpo libre: peso, normal, tensión y fricción dibujados con su sentido.
• Fricción: estática (hasta μ_s · N) y cinética (μ_k · N).
• Planos inclinados y poleas: descomposición del peso y sistemas de varios cuerpos.
• Gravitación universal: F = G · m₁ · m₂ / r².

Ejemplo clásico, la máquina de Atwood: dos masas de 5 kg y 3 kg unidas por una cuerda ligera sobre una polea sin fricción. La aceleración es a = (5 − 3) · 9.8 / (5 + 3) = 2.45 m/s² y la tensión, T = 2 · 5 · 3 · 9.8 / 8 = 36.75 N, un valor entre los dos pesos (29.4 N y 49 N), como debe ser.

Cómo practicarlo

Con sistemas de dos cuerpos, planos inclinados y elevadores en los que la lectura de una báscula cambia al acelerar. También con preguntas conceptuales de pares acción-reacción y de qué fuerzas actúan sobre un objeto dado.

Errores comunes

• Poner la fuerza de reacción sobre el mismo cuerpo que la acción.
• Suponer que la normal siempre es igual al peso, también en un plano inclinado.
• Olvidar que la tensión no es igual al peso cuando el sistema acelera.
• Usar μ_s cuando el cuerpo ya está deslizando.