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Leyes de Newton y diagrama de cuerpo libre

Las tres leyes de Newton explican por qué las cosas se mueven como se mueven. Casi todo ejercicio de dinámica se resuelve dibujando las fuerzas y sumándolas bien.

Lo que hay que saber

Una fuerza es un vector: tiene magnitud, dirección y sentido, y se mide en newton (). Por eso dos fuerzas no se suman como números sueltos: en la misma dirección se suman o se restan según el sentido, y perpendiculares se componen con Pitágoras.

Primera ley (inercia). Si la fuerza neta es cero, el cuerpo sigue como estaba: quieto, o moviéndose en línea recta a velocidad constante. Moverse NO requiere fuerza; cambiar el movimiento sí.

Segunda ley. . La aceleración va en la misma dirección que la fuerza neta y es proporcional a ella. Ojo con «neta»: es la SUMA de todas las fuerzas, no una sola. De aquí sale que con la misma fuerza, el cuerpo de más masa acelera menos.

Tercera ley (acción y reacción). Toda fuerza viene de a pares: si A empuja a B, B empuja a A con la misma intensidad y sentido contrario. Las dos fuerzas actúan sobre CUERPOS DISTINTOS, y por eso no se anulan entre sí.

El diagrama de cuerpo libre es el método, no un adorno: se aísla un solo cuerpo, se dibujan todas las fuerzas que actúan SOBRE él —y ninguna de las que él ejerce—, se elige un sistema de ejes y se suman por separado en cada dirección.

SituaciónQué se cumple
Equilibrio estático (en reposo)$F_{neta} = 0$ y
Equilibrio dinámico (velocidad constante)$F_{neta} = 0$ y
Acelerando

Que un cuerpo se mueva no significa que haya fuerza neta: un ascensor que sube a velocidad constante tiene fuerza neta cero, igual que uno detenido.

En un plano inclinado el peso se descompone en dos: paralela al plano, que es la que hace bajar al cuerpo, y perpendicular, que es la que la normal equilibra. Por eso en una rampa más empinada el cuerpo acelera más y la normal es menor.

Peso y masa son cosas distintas. La masa (kg) es cuánta materia hay y no cambia de lugar en lugar. El peso (N) es la fuerza con que el planeta atrae: , y en la Luna es menor aunque la masa sea la misma.

Ejemplo resuelto

1 de 3 pasos

Sobre un bloque de 5 kg apoyado en una superficie horizontal sin roce se aplican dos fuerzas horizontales: 30 N hacia la derecha y 10 N hacia la izquierda. ¿Cuál es la aceleración del bloque?

  1. Calculo la fuerza neta horizontal: N hacia la derecha.

    Por qué: Las fuerzas en la misma línea se suman con signo según su sentido. La segunda ley usa la NETA, no la mayor de las dos.

Otro ejemplo

Un ascensor de kg sube con una aceleración de . ¿Qué tensión soporta el cable? (Usa .)

El error más común

Creer que la acción y la reacción se anulan y que entonces nada se movería nunca. Actúan sobre cuerpos DISTINTOS: el suelo empuja al bloque y el bloque empuja al suelo. Para saber si el bloque acelera solo se suman las fuerzas que actúan SOBRE EL BLOQUE.

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