Secundaria Duda sobre ley de newton

[joa47]

Hola,

Me surgio una duda sobre la ley de newton que dice que si un cuerpo no siente fuerzas o siente fuerzas cuya resultante es nula entonces esta en reposo o en MRU.

Mi duda es con respecto a este ultimo caso, a que se mueva con velocidad constante. Me cuesta entender la idea de que un cuerpo que se mueve (aunque sea con velocidad constante) sienta una resultante nula.

Otra cosa que no logro todavia asimilar es la ley que dice que la fuerza resultante es igual al producto de la masa por la aceleracion. Esta formula me dice que si la fuerza es constante, entonces el cuerpo se va a acelerar constantemente, es decir va a aumentar el modulo de su velocidad indefenidamente hasta que deje de aplicar la fuerza.

El hecho de que no pueda asimilar esta ultima es que se me ocurren casos en que esto no sea cierto. Por ejemplo, me surgio de empujar una goma de borrar con mi dedo con fuerza constante (o al menos q yo creo constante, porq obviamente no estoy en un laboratorio para medirla) sobre la mesa, y verla moverse, a mi juicio a una velocidad constante. Y es aqui donde se entrecruzan ambas preguntas: si sobre la goma actua la fuerza de rozamiento dinamico y la fuerza de mi dedo, y la fuerza de mi dedo es mayor a la de rozamiento, entonces la resultante no es nula, pero se mueve en lo que yo creo velocidad constate.

Ya se que son un poco vagas y generales las dudas, pero les agradeceria si me las pueden aclarar.

Gracias de antemano!

[McNastyMac]

Re: Duda sobre ley de newton

Hola,

En cuanto a la primera duda, es sencillo: imagina una goma situada encima de una mesa (la mesa no se mueve, está en su posicion natural). Aparentemente, no hay ninguna fuerza y por ello la mesa en reposo, pero sin embargo tenemos la fuerza que ejerce la goma sobre la mesa (y la fuerza que ejerce la mesa sobre la goma) y la fuerza que ejerce el suelo sobre la mesa (y la fuerza que ejerce la mesa sobre el suelo). Hay fuerzas y sin embargo la mesa no se mueve.

"Otra cosa que no logro todavia asimilar es la ley que dice que la fuerza resultante es igual al producto de la masa por la aceleracion. Esta formula me dice que si la fuerza es constante, entonces el cuerpo se va a acelerar constantemente, es decir va a aumentar el modulo de su velocidad indefenidamente hasta que deje de aplicar la fuerza."
Esta no es una interpretación correcta del todo. La aplicación de esta ley viene normalmente para sistemas en los que hay únicamente una fuerza inicial, de modo que la fuerza sólo se aplica una vez y la aceleración hace referencia a la aceleración inicial del móvil. Al aplicar una fuerza constante en el tiempo, pasas a tener que considerar la fórmula fuerza igual a la derivada del momento de la partícula ( ), cuya aplicación puede variar ligeramente.

En cuanto a que un móvil se mueva de manera uniforme cuando está siendo objeto de una fuerza, piensa que la ley de Newton dice:
"Si un objeto no está siendo objeto de una fuerza o la resultante de las que está siendo objeto es nula, entonces está en reposo o MRU". La implicación no es doble, que esté en reposo o MRU no implica necesariamente que esté sometido a una fuerza nula (basta con que cambies el sistema de referencia. Puede estar en reposo en uno pero en movimiento en otro).

[lucass]

Re: Duda sobre ley de newton

Me cuesta entender la idea de que un cuerpo que se mueve (aunque sea con velocidad constante) sienta una resultante nula

A todos nos cuesta, de alguna forma, entender ésto. ¿Por qué? Fundamentalmente porque es algo sobre lo cual no tenemos prácticamente experiencia en la vida cotidiana. Quiero decir, uno no se encuentra con cuerpos sobre los cuales no actúe ninguna fuerza muy a menudo. Pero en un laboratorio se pueden aproximar esas condiciones y efectivamente se observa que se cumple la ley que expresas.
Pero ojo! la ley es válida, aunque no sea muy intuitiva. Es de remarcar que todavía hay mucha gente que no está al tanto de éso. Calculo yo que la mayoría de las personas todavía creen, como los griegos hace 2000 años, que un cuerpo no se puede mover si sobre él no se aplica alguna fuerza. Ésto tendrá que ver con muchas cosas, con cuestiones sociales muy complejas, pero también con el hecho de que es algo poco intuitivo.

si sobre la goma actua la fuerza de rozamiento dinamico y la fuerza de mi dedo, y la fuerza de mi dedo es mayor a la de rozamiento, entonces la resultante no es nula, pero se mueve en lo que yo creo velocidad constate.

¿Por qué decís que la fuerza de tu dedo es mayor a la de rozamiento? ¿cómo podés asegurar eso? De hecho, ya que no tenés instrumentos para medir las fuerzas, etc., si vos ves que la goma se mueve a velocidad constante, entonces la única conclusión posible es que la fuerza que hace tu dedo es igual a la fuerza de rozamiento sobre la goma.
Te diría que hay una forma de que te saques éstas dudas. En los laboratorios se pueden simular superficies sin roce. Ahí podrás ver como se cumple la primera ley, y despejarte las dudas. Para comprobar la segunda ley basta con dejar caer un objeto y medir su velocidad y ver que se cumplen las ecuaciones de caída libre (la única fuerza que actua sobre el cuerpo es su peso, que es constante).
Quizá haya aparte de ésto que digo alguna otra forma para convencerse, con experimentos menos elaborados, pero no se me viene a la mente ahora. Buscá en internet debe haber videos de experiencias de éste tipo.
De todas formas termino insistiendo en que la mejor forma de pensar en las leyes de Newton, cuando uno va aprendiendo, no es imaginando cuestiones cotidianas, porque allí suele haber factores que uno puede pasar por alto si no tiene una comprensión más o menos profunda de las leyes mismas.
Saludos y suerte

[lucass]

Re: Duda sobre ley de newton

Esta no es una interpretación correcta del todo. La aplicación de esta ley viene normalmente para sistemas en los que hay únicamente una fuerza inicial, de modo que la fuerza sólo se aplica una vez y la aceleración hace referencia a la aceleración inicial del móvil. Al aplicar una fuerza constante en el tiempo, pasas a tener que considerar la fórmula fuerza igual a la derivada del momento de la partícula ( ), cuya aplicación puede variar ligeramente.

McNastyMac: podrías explicar un poco mejor lo que querés expresar con esas palabras? porque la verdad yo no lo entiendo, y quizá confunda a joa47 o a quien lea. Lo que dijo Joa47 en el párrafo que citaste es totalmente correcto: "si la fuerza (que se aplica, se sobreentiende que es la resultante) es constante, entonces el cuerpo se va a acelerar constantemente, es decir va a aumentar el modulo de su velocidad indefenidamente hasta que deje de aplicar la fuerza". Así que no veo por qué decís que "la interpretación no es del todo correcta", y lo que decís de una "fuerza inicial" que se aplica "sólo una vez"??. Otro detalle: para una partícula, en mecanica clasica, es lo mismo decir "Fuerza resultante = masa por aceleración" que decir "Fuerza resultante = derivada respecto al tiempo del momento lineal de la partícula" ya que la masa de la partícula es constante, y sólo varía su velocidad (por cierto, te falto un pedazo del operador y la derivada es total:$\vec {F} = \frac {d \vec {p}}{dt}$)

En cuanto a que un móvil se mueva de manera uniforme cuando está siendo objeto de una fuerza, piensa que la ley de Newton dice:
"Si un objeto no está siendo objeto de una fuerza o la resultante de las que está siendo objeto es nula, entonces está en reposo o MRU". La implicación no es doble, que esté en reposo o MRU no implica necesariamente que esté sometido a una fuerza nula (basta con que cambies el sistema de referencia. Puede estar en reposo en uno pero en movimiento en otro)

Perdona pero no veo cómo éste párrafo se relaciona con la duda que plantea Joa47, y me parece que en definitiva también tiende a confundir. Para un sistema de referencia inercial (que es donde obviamente nos estamos moviendo), la implicación sí es doble, y si se observa un cuerpo que se mueve a velocidad constante o está en reposo, entonces la resultante de fuerzas sobre el mismo ha de ser nula. (en un sistema de referencia no inercial, se agregan las "fuerzas ficticias" y ésta doble implicación sigue valiendo...)

Saludos!

[joa47]

Re: Duda sobre ley de newton

Gracias a los dos por responder.

Con respecto a como supe que la fuerza de mi dedo es mayor la fuerza de rozamiento dinamico, es porque supuse que como la fuerza de mi dedo es mayor a la fuerza de rozamiento estatico maxima (por eso pude hacer que la goma deje su estado de reposo inicial y comience a moverse), entonces tiene que ser mayor a la fuerza de rozamiento dinamico, que segun tengo entendido, siempre es menor que la fuerza de rozamiento estatica maxima.

Con ese nuevo dato entonces les pido una vez mas si me pueden aclarar la duda.

Gracias!

[hennin]

Re: Duda sobre ley de newton

1) Como ya han dicho, tu primera duda surge de que no lo observamos experimentalmente pero si estuvieras en una estación espacial y lanzaras 1 piedra, está se movera indefinidamente en dirección recta a velocidad constante (siempre que no actuen fuerzas, como por ejemplo la gravitatoria).
2) Tu duda de F=ma; si F es constante también lo es la aceleración (siempre que se aplique la fuerza). No consideres que la fuerza sea solamente inicial.
3) En el caso de la goma, si la velocidad es constante es necesario que la resultante sea cero (F-Fr=ma=0); por ello se mueve con MRU.

[hennin]

Re: Duda sobre ley de newton

Si el cuerpo esta en movimiento, olvidate de la fuerza de rozamiento estática. Al ser la fuerza aplicada mayor que la fuerza de rozamiento dinámica (en tu supuesto caso), entonces experimentará una aceleración. Si la resultante es nula (y has conseguido ponerla en movimiento) entonces experimentará un MRU.

[lucass]

Re: Duda sobre ley de newton

Con respecto a como supe que la fuerza de mi dedo es mayor la fuerza de rozamiento dinamico, es porque supuse que como la fuerza de mi dedo es mayor a la fuerza de rozamiento estatico maxima (por eso pude hacer que la goma deje su estado de reposo inicial y comience a moverse), entonces tiene que ser mayor a la fuerza de rozamiento dinamico, que segun tengo entendido, siempre es menor que la fuerza de rozamiento estatica maxima.

Con ese nuevo dato entonces les pido una vez mas si me pueden aclarar la duda

.

Bueno, había puesto una respuesta mas o menos extensa y se me borró por apretar la tecla que no debía...
Decía que, aunque quizá no te parezca, si efectivamente ves a la goma moverse "mas o menos a velcocidad constante", es porque la fuerza de tu dedo se reduce, una vez puesta en movimiento la goma, hasta "igualar más o menos a la fuerza de roce dinámica". Ésta alteración la hecés involuntariamente, pero es lo que efectivamente está pasando. Si no, si fuera que mantenés efectivamente constante la fuerza que haces (igual a la fuerza necesaria para poner la goma en movimiento)(algo difícil de lograr con mera voluntad) entonces verías cómo la goma se acelera continuamente, aumentando su velocidad. Ésto lo verías claramente.
A ver si eso aclara algo...

[joa47]

Re: Duda sobre ley de newton

Muchisimas gracias por la respuesta,muy clara, era entonces un problema de percepcion y falta de rigurosidad.

Un saludo!

[Artos]

Re: Duda sobre ley de newton

Espero hayas quitado esa duda ya, pero por las dudas, te explico con otros ejemplos para aclarar mas la idea (al menos eso espero):

tu primera duda, respecto a la primera ley de newton, "si la fuerza neta es 0, no se mueve" es una de las mas comunes, el origen de este error, se remonta a los alvores de la ciencia, con los griegos, que sostenian que si algo se mueve, es porque nesesariamente "algo" lo empuja, esta idea se sotuvo hasta uqe llego Newton con sus leyes, y dijo "Si la fuerza neta es 0, se puede mover, pero con velocidad constante". ahora, como se dio cuenta este tipo de esto? Facil, experimentando mucho.

un ejemplo: no se si has escuchado hablar sobre el Curling, es un juego que se practica en canada y consiste en arrojar deslizando unas pesadas piedras sobre una superficie de hielo donde hay unas marcas con cierto puntaje. la historia es asi: un jugador se ubica detras de una linea y debe hacer deslizar una piedra plana sobre el hielo hasta llegar a cierto lugar. bueno, aca se ve como actua claramente esta primera ley: el hielo tiene un coeficiente de rozamiento muy bajo, asique cuando los jugadores sueltan las piedras con cierta velocidad inicial, estas la mantiene por largos recorridos, y es que mientras la piedra va deslizando, la suma de todas las fuerzas que actuan sobre ella es practicamente nula, por eso si ves un video de este deporte, observaras que la piedra realmente no sale con una gran velocidad, pero sin embargo, parece que no se detendra nunca (cosa que si hace, porque hay un razamiento, muy bajo, pero lo hay).

otro ejemplo practico: tirar deslizando un objeto sobre una superficie engrasada, aceitada, o enjabonada: todo lo que arrojes deslizara por largos recorridos practicamente sin variar su velocidad. y lo mas importante: mientras va "patinando" LA SUMATORIAS DE FUERZAS ES PRACTICAMENTE NULA!!!! porque la fuerza solo actua mientras le das un impulso, luego de que lo sueltas, piensa: ¿que fuerzas actuan? solo el peso, la normal (que se anulan mutuamente) y la de rozamiento, que justamente es la que estamos tratando de reducir a 0.

Respecto a la duda de la goma, lo que dice lucas es muy cierto, una forma muy simple de demostrar esto es facil y lo puedes hacer en casa:
agarra una tabla de madera lo mas recta y larga posible, en una punta pone un cuerpo cualquiera y empeza a levantarla lentamente (haces un plano inclinado) hasta que veas que el objeto empieza a caer. en ese momento la dejas quieta y veras que el objeto cae cada vez mas rapido. la fuerza que actua aca, es el peso (en realidad solo una parte del peso), al encontrarce el cuerpo sobre un plano inclinado, una parte se anula con la normal, y otra parte que es proporcional al seno del angulo que forma la tabla con el piso es la que hace que el cuerpo se acelere. aca lo veras mas claramente, porque es mas facil mantener la fuerza cuando esta rompa con el rozamiento estatico, solo debes mantener el angulo de la tabla. es mas, si la bajas un poquito despues de romper el rozamiento, veras que no se detiene instantaneamente, y esto lo puedes relacionar con la primera ley (tambien se la llama "Principio de inercia")

[Gregory House MD]

Re: Duda sobre ley de newton

No se si será un ejemplo válido...Mi profesor de Física me hizo un ejemplo hablando sobre la primera ley de Newton (o eso creo recordar)... Cogió una cajita llena de agua. Entonces estiró el brazo con el que la sujetaba y lo movió rápidamente en un MRU. Seguidamente, con la otra mano, la frenó de un golpe y el agua saltó en el mismo sentido del movimiento. La fuerza que ejerció con la otra mano frenó la caja, pero el agua que contenia siguió en MRU, ya que la fuerza no se aplicó directamente en el agua, de ahí a que saltase el líquido hacia fuera de la caja.

Igual esto es erróneo, si lo fuese, por favor, corrijanme.