Leyes de Newton y Sistemas de Referencias

1. Leyes de Newton y Sistemas de Referencias

2. Estructura del curso • Se abordan las leyes de Newton, tratando de obtener una idea clara de los conceptos que definen las cantidades que intervienen. • Haciendo énfasis en el carácter absoluto o relativo de dichas cantidades, se establece la validez y limitaciones de estas leyes. • Se destaca el papel esencial que juegan los distintos sistemas de referencias en la descripción de los fenómenos. • Se introduce el principio de equivalencia. Mediante los llamados “experimentos pensados” se enfoca el tema de el efecto que producen los campos gravitatorios en la propagación de la luz. • Se analizan dos escenarios cósmicos que pueden ser predichos bajo los conceptos newtonianos: Lentes gravitacionales y estrellas oscuras • Por último, se comenta la relación entre campos eléctricos y magnéticos, vistos desde diferentes sistemas de referencias..

4. “Decir que cada especie de cosa está dotada de una cualidad específica oculta por la cual actúa y produce efectos manifiestos, equivale a no decir nada; pero derivar de los fenómenos dos o tres principios generales de movimiento y, acto seguido, explicar de qué modo se deducen de éstos, las propiedades y acciones de toda las cosas corpóreas, es dar un gran paso” Isaac Newton

5. Kepler Leyes de la mecánica Tycho Brahe Newton Galileo

6. Todo cuerpo tiende a permanecer en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme hasta que es afectado por una fuerza • El cambio producido, en el estado de movimiento de un cuerpo, por la aplicación de una fuerza sobre éste es proporcional a la fuerza misma (magnitud, dirección y sentido) • Toda acción tiene asociada una reacción

7. Primera Ley de Newton o Postulado de Galileo

8. h h h

10. Todo cuerpo mantendrá su estado de movimiento rectilíneo uniforme o permanecerá en reposo si no es perturbado • Un cuerpo puede estar moviéndose sin que esto, al igual que el estado de reposo, sea ocasionado por algún agente • El movimiento rectilíneo uniforme y el reposo son estados equivalentes y representan los estados naturales de los cuerpos • Un cuerpo no puede experimentar un cambio en su estado de movimiento de manera espontánea • La alteración del movimiento de un cuerpo debe ser producto de la interacción con otros cuerpos • Todo cuerpo tiene inercia

11. Segunda Ley de Newton

12. INTERACCIONES CAMBIO EN EL ESTADO DE MOVIMIENTO e- e- e- p+ ELÉCTRICA GRAVITATORIA DÉBILES Y FUERTES

13. De repulsión: cuando el efecto de la interacción es la tendencia a separar los objetos De atracción: si su resultado es la propensión de mantener los cuerpos ligados

14. Qué es la masa?

15. Masa: la cuantificación de alguna cualidad que involucra interacción Masa gravitacional Masa inercial Masa eléctrica (carga)

16. p b 2(RT+h) a h  c  gravedad h x

17. p b 2(RT+h) a h  c  c b a p b c

19. d Bombardeode partículas

20. Gravedad: La cualidad que tiene todo cuerpo de atraer a otros La masa gravitacional es la capacidad que tiene todo cuerpo de atraer a otros cuerpos Ley de gravitación universal de Newton

21. Ley de gravitación universal Ley de Coulomb para cargas eléctricas q:masa eléctrica mg:masa gravitacional

22. Inercia

23. ! ja ja ! ! ja ja ! !!Ahyy !! La inercia es la resistencia al cambio de estado de movimiento que presenta cada cuerpo

24. La inercia, tal vez, podría entenderse como el efecto de una interacción especial del cuerpo con el resto del universo

25. La masa inercial es: la medida de la resistencia al cambio de estado de movimiento que presenta cada cuerpo o el contenido de inercia de cada cuerpo

26. La masa inercial y la masa gravitacional especifican diferentes propiedades de un cuerpo y en algunas ocasiones se presentan antagónicas. Galileo: ¿Sí los cuerpos más pesados son atraídos con mayor fuerza, por qué no caen mas rápido? Newton: Los cuerpos mas “pesados” son atraídos con mayor fuerza por tener mayor masa gravitacional, pero a su vez su masa inercial también es mayor y esto último hace que presenten más resistencia a ser acelerados

27. RT = 6,40 x106 m mT = 6,14x1024 Kg g = 10 m/s2 G = 6,67x10-11New-m2/Kg2)

28. Fuerzas Jalar Empujar e- e- e- p+ Acción Eléctrica En término de las interacciones, debemos clasificar las fuerzas como: De repulsión: cuando el efecto de la interacción es la tendencia a separar los objetos De atracción: si su resultado es la propensión de mantener los cuerpos ligados

29. La fuerza es la representación matemática de las interacciones, y estas últimas son las responsables de los cambios en el estado de movimiento INTERACCIONCAMBIO EN EL ESTADO DE MOVIMIENTO. Una interacción simple involucra únicamente dos cuerpos y la forma como esto ocurre depende sólo de las propiedades manifiestas en ellos (y su cercanía)

30. N Fuerza intermolecular repulsión umbral d Ft atracción Fuerza normal: reacción perpendicular que hacen las superficies sobre los cuerpos apoyados en ellas.

31. Fuerza de roce V=0 F fe fc

32. Cinemática Velocidad: la rapidez de cambio de la posición Aceleración: la rapidez con la que cambia la velocidad ¿Por qué no usamos una cantidad z que describa el cambio de aceleración?

33. la segunda ley evita este procedimiento iterativo ya que logra acoplar la influencia del entorno, a través de la fuerza, y las propiedades del cuerpo, mediante la masa, a la cinemática: la aceleración Propiedades del cuerpo Influencia externa Cinemática la aceleración es la cantidad cinemática que refleja la presencia de una fuerza actuando sobre un cuerpo

34. La masa es una propiedad de cada cuerpo y la fuerza representa la intensidad de la interacción entre dos objetos, los valores de estas cantidades deben ser de carácter absoluto, es decir: tendrán el mismo valor para cualquier observador. La aceleración, que representa el cambio de velocidad, es una cantidad relativa: su valor depende del observador.

35. Tercera ley de Newton Cantidad de movimiento lineal Sistema de partículas Sistema de dos partículas aislado

36. s´ S ob2 ob1 ¿Cuál de los dos observadores está haciendo la medida correcta? ¿Cuál de los dos sistemas de referencia es el adecuado para describir el movimiento? ¿Existe algún sistema de referencia, privilegiado, respecto al cual se pueda describir el movimiento en forma absoluta?

37. Sistemas Inerciales (SI) La fuerza, representando la interacción, es de carácter absoluto “la validez de las leyes de Newton debe estar restringida a aquellos sistemas donde se pueda afirmar que la aceleración es manifestación cinemática de algún tipo de interacción”

38. Sistema B Sistema A s´1 s´2 s´3 s´4 s1 s2 s3 s4 ¿Cuál de las dos familias es inercial?

39. ALBERT EINSTEIN, en la Conferencia del Nobel, 1911 “¿Cuál es la justificación de nuestra preferencia por los sistemas inerciales frente a todos los demás sistemas de referencia?, preferencia que parece estar sólidamente establecida sobre experiencias basadas en el principio de inercia. La vulnerabilidad del principio de inercia está en el hecho de que requiere un razonamiento que es un círculo vicioso: Una masa se mueve sin aceleración si está lo suficientemente alejada de otros cuerpos; pero sólo sabemos que está suficientemente alejada de otros cuerpos cuando se mueve sin aceleración”.

40. “el observador que hace las medidas correctas es aquel cuyo sistema de referencia es inercial”. La identificación de un sistema verdaderamente inercial es una tarea tan difícil como la de aislar un cuerpo del resto del universo. En nuestra vida diaria, comúnmente, usamos la superficie de la tierra como un sistema inercial. Sin embargo, esto es sólo una aproximación, ya que dicha superficie acelera con relación al centro, y a su vez, este último, mantiene una aceleración con respecto al sol, el cual, sabemos, se mueve con relación a las estrellas lejanas, las que consideramos fijas, y éstas, giran en torno al centro de la galaxia, estando, esta última, en movimiento con respecto a otras galaxias. Como vemos es bastante difícil la elección de un sistema inercial “puro”.

41. Fuerzas Ficticias o Seudo-fuerzas Arrancando Frenando . No existe ningún agente aplicándolas No son productos de interacciones

42. S S*

44. Vista desde S*

45. Sistemas en Rotación S S* Fuerza real Fuerza ficticia Fuerza ficticia

46. Estación Espacial Maturín-2009

47. Campo Inercial

48. Película Película

49. tierra Caída libre Principio de equivalencia