DIFERENCIA ENTRE VELOCIDAD Y RAPIDEZ

Rapidez

Un objeto en movimiento recorre una cierta distancia en un tiempo determinado. Un auto, por ejemplo, recorre un cierto número de kilómetros en una hora. La rapidez es una medida de que tán aprisa se mueve un objeto . Es la razón de cambio a la que se recorre la distancia. Recuerda que la expresión razón de cambio indica que estamos dividiendo alguna cantidad entre el tiempo. La rapidez se mide siempre en términos de una unidad de distancia divida entre una unidad de tiempo. La rapidez se define como la distancia recorrida por unidad de tiempo. Aqui la palabra "por" significa "dividido entre".


Velocidad

En el lenguaje cotidiano empleamos las palabras rapidez y velocidad de manera indistinta. En física hacemos una distinción entre ellas. De manera muy sencilla, la diferencia es que la velocidad es una rapidez en una dirección determimanda. Cuando decimos que un auto viaja a 60 km/hora estamos indicando su rapidez. Pero si decimos que un auto se desplaza a 60 km/h hacia el norte estamos especificando su velocidad. La rapidez describe qué tan aprisa se desplaza un objeto; la velocidad nos dice que tan aprisa lo hace y en que dirección.

TERCERA LEY DE NEWTON

La tercera Ley de Newton se puede enunciar formalmente así:

"Las fuerzas siempre ocurren en pares. Si el objeto A ejerce una fuerza F sobre el objeto B, entonces el objeto B ejerce una fuerza igual y opuesta -F sobre el objeto A"

o en forma común:

"Cada acción tiene una reacción igual y opuesta"

Observe este requisito importante: ¡Deben estar involucrados dos objetos! Existe toda una suerte de situaciones en donde dos fuerzas iguales y opuestas actúan sobre el mismo objeto, cancelándose uno a otro, de manera que no ocurre aceleración alguna (o siquiera movimiento). Esto no es un ejemplo de la tercera ley, sino de equilibrio entre las fuerzas. Algunos ejemplos:

* Un objeto pesado descansa sobre el piso, siendo jalado por la Tierra con una fuerza mg (vea dibujo). Sin embargo, no se mueve en esa dirección, debido a que el piso lo detiene. Obviamente, el piso está ejerciendo sobre el objeto una fuerza igual y opuesta –mg (velocidad v = 0, aceleración a = 0).

* Un elevador es levantado desde el nivel de la calle hasta el 5to. piso. Este siente dos fuerzas: hacia abajo, su peso y el de la gente dentro de él, y hacia arriba, el jalón del cable el cual lo sostiene. Entre pisos, siempre y cuando el elevador no acelere, la fuerza neta debe de ser cero, porque las dos fuerzas deben ser iguales y opuestas (v > 0, a = 0).

En contraste, La tercera ley de Newton siempre involucra a más de un objeto.

* Cuando se dispara un arma de fuego, la fuerza del gas producido debido a la quema de la pólvora, hace que la bala salga. De acuerdo a la ley de Newton, el arma en sí retocede.
* La punta de una gran manguera contra incendios tiene asa, la cual los bomberos deben sostener con firmeza, debido a que al salir el chorro de agua, la manguera es enviada en sentido contrario de manera visiblemente.
* Los rociadores rotativos de un jardín trabajan con el mismo principio. De manera similar, el movimiento hcia adelante de un cohete viene de la reacción del rápido chorro de gases calientes que salen de su parte trasera.

Aquellos que están familiarizados con botes pequeños saben que antes de brincar del bote al muelle, es prudente que primero se amarre el bote a dicho muelle, y sujetarse del muelle antes de brincar. De otra manera, al brincar, el bote se mueve "de manera mágica" retirándose del muelle, con la posibilidad de no caer en el muelle o de alejar el bote fuera de alcance. Todo eso es la tercera ley de Newton: al impulsar el cuerpo con las piernas hacia el muelle, ellas también aplican al bote una fuerza igual en la dirección opuesta, lo cual lo empuja retirándolo del muelle.
La Bicicleta
Un ejemplo más sutil es demostrado por la bicicleta. Es bien sabido que balancear una bicicleta inmóvil es casi imposible, mientras que con una bicicleta que avanza es bastante fácil. ¿Porqué?

En cada caso aplican diferentes principios. Suponga que se sienta en una bicicleta inmóvil, y aprecia que se está inclinando hacia la izquierda. ¿Qué hace? La tendencia natural es hacerse hacia la derecha, para balancear la inclinación mediante su cuerpo. Pero al mover la parte superior de su cuerpo hacia la derecha, de acuerdo a la tercera ley de Newton, usted está en realidad haciendo que la bicicleta se incline más hacia la izquierda. ¡Tal vez deba usted inclinarse a la izquierda y empujar de nuevo la bicicleta? Puede funcionar durante una fracción de segundo, pero ahora usted está realmente fuera de balance. Claro que no!

En una bicicleta que avanza, el balance se mantiene mediante un mecanismo completamente diferente. Girando ligeramente los manubrios de la bicicleta hacia la derecha o izquierda, usted imparte algo de la rotación de la rueda frontal ("momento angular") para rotar la bicicleta alrededor de su eje longitudinal, que es la dirección sobre la cual gira. De esa manera el conductor puede accionar para equilibrar cualquier tendencia de la bicicleta de caerse hacia un lado o hacia otro, sin caer en el círculo vicioso de la acción y reacción.

Para desanimar a los ladrones, algunas bicicletas tiene un candado el cual bloquea los manubrios en una posición fija. Cuando dicha bicicleta es bloqueada en una dirección hacia adelante, esta puede ser llevada or una persona caminando, pero no puede ser conducida porque no puede ser balanceada.

(Agregado Opcional)
Formulación de Mach de las Leyes de Newton
Ernst Mach

Las leyes de Newton fueron introducidas aquí de la manera tradicional--a través de los conceptos de masa y fuerza (Newton en realidad formuló la segunda ley en términos de momento, no aceleración). Ernst Mach, quien vivió en Alemania dos siglos después que Newton, intentó evitar un nuevo concepto y formuló la física tan solo en términos de lo que puede ser observado y medido. El decía que las leyes de Newton se podía resumir en una sola ley:

"Cuando dos objetos compactos ("masas puntuales" en terminología física) actúan uno sobre el otro, ellos aceleran en direcciones opuestas, y la proporción de sus aceleraciones es siempre la misma. "

Léalo de nuevo, si desea: no se mencionan las fuerzas o las masas, tan solo la aceleración, la cual puede ser medida. Cuando una pistola actúa sobre una bala, un cohete sobre sus gases de escape, el Sol sobre la Tierra (y en la escala de la distancia que los separa, el Sol y la Tierra pueden ser vistos como objetos compactos), las aceleraciones siempre están dirigidas de manera opuesta.

Las masa y la fuerza ahora están fácilmente obtenibles. Si uno de los objetos es un litro de agua, su masa se define como un kilogramo. Si entonces actúa sobre otro objeto (tal vez con el agua congelándose, para propósitos de este experimento), entonces la proporción de su aceleración aw con respecto a la aceleración a del otro objeto, nos da la masa m del objeto. Y una fuerza de 1 newton se define como la que ocasiona que 1 kg obtenga una aceleración de 1 m/sec2

SEGUNDA LEY DE NEWTON

La Primera ley de Newton nos dice que para que un cuerpo altere su movimiento es necesario que exista algo que provoque dicho cambio. Ese algo es lo que conocemos como fuerzas. Estas son el resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.

La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relación de la siguiente manera:

F = m a

Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además de un valor, una dirección y un sentido. De esta manera, la Segunda ley de Newton debe expresarse como:

F = m a

La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s2, o sea,

1 N = 1 Kg · 1 m/s2

La expresión de la Segunda ley de Newton que hemos dado es válida para cuerpos cuya masa sea constante. Si la masa varia, como por ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es válida la relación F = m · a. Vamos a generalizar la Segunda ley de Newton para que incluya el caso de sistemas en los que pueda variar la masa.

Para ello primero vamos a definir una magnitud física nueva. Esta magnitud física es la cantidad de movimiento que se representa por la letra p y que se define como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad, es decir:

p = m · v

La cantidad de movimiento también se conoce como momento lineal. Es una magnitud vectorial y, en el Sistema Internacional se mide en Kg·m/s . En términos de esta nueva magnitud física, la Segunda ley de Newton se expresa de la siguiente manera:

La Fuerza que actua sobre un cuerpo es igual a la variación temporal de la cantidad de movimiento de dicho cuerpo, es decir,

F = dp/dt

De esta forma incluimos también el caso de cuerpos cuya masa no sea constante. Para el caso de que la masa sea constante, recordando la definición de cantidad de movimiento y que como se deriva un producto tenemos:

F = d(m·v)/dt = m·dv/dt + dm/dt ·v

Como la masa es constante

dm/dt = 0

y recordando la definición de aceleración, nos queda

F = m a

tal y como habiamos visto anteriormente.

Otra consecuencia de expresar la Segunda ley de Newton usando la cantidad de movimiento es lo que se conoce como Principio de conservación de la cantidad de movimiento. Si la fuerza total que actua sobre un cuerpo es cero, la Segunda ley de Newton nos dice que:

0 = dp/dt

es decir, que la derivada de la cantidad de movimiento con respecto al tiempo es cero. Esto significa que la cantidad de movimiento debe ser constante en el tiempo (la derivada de una constante es cero). Esto es el Principio de conservación de la cantidad de movimiento: si la fuerza total que actua sobre un cuerpo es nula, la cantidad de movimiento del cuerpo permanece constante en el tiempo.

UN POCO SOBRE NEWTON

Científico inglés (Woolsthorpe, Lincolnshire, 1642 - Londres, 1727). Hijo póstumo y prematuro, su madre preparó para él un destino de granjero; pero finalmente se convenció del talento del muchacho y le envió a la Universidad de Cambridge, en donde hubo de trabajar para pagarse los estudios. Allí Newton no destacó especialmente, pero asimiló los conocimientos y principios científicos de mediados del siglo XVII, con las innovaciones introducidas por Galileo, Bacon, Descartes, Kepler y otros.

Tras su graduación en 1665, Isaac Newton se orientó hacia la investigación en Física y Matemáticas, con tal acierto que a los 29 años ya había formulado teorías que señalarían el camino de la ciencia moderna hasta el siglo xx; por entonces ya había obtenido una cátedra en su universidad (1669).Suele considerarse a Isaac Newton uno de los protagonistas principales de la llamada «Revolución científica» del siglo XVII y, en cualquier caso, el padre de la mecánica moderna. No obstante, siempre fue remiso a dar publicidad a sus descubrimientos, razón por la que muchos de ellos se conocieron con años de retraso.

Newton coincidió con Leibniz en el descubrimiento del cálculo integral, que contribuiría a una profunda renovación de las Matemáticas; también formuló el teorema del binomio (binomio de Newton). Pero sus aportaciones esenciales se produjeron en el terreno de la Física.

Sus primeras investigaciones giraron en torno a la óptica: explicando la composición de la luz blanca como mezcla de los colores del arco iris, Isaac Newton formuló una teoría sobre la naturaleza corpuscular de la luz y diseñó en 1668 el primer telescopio de reflector, del tipo de los que se usan actualmente en la mayoría de los observatorios astronómicos; más tarde recogió su visión de esta materia en la obra Óptica (1703).

También trabajó en otras áreas, como la termodinámica y la acústica; pero su lugar en la historia de la ciencia se lo debe sobre todo a su refundación de la mecánica. En su obra más importante, Principios matemáticos de la filosofía natural (1687), formuló rigurosamente las tres leyes fundamentales del movimiento: la primera ley de Newton o ley de la inercia, según la cual todo cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme si no actúa sobre él ninguna fuerza; la segunda o principio fundamental de la dinámica, según el cual la aceleración que experimenta un cuerpo es igual a la fuerza ejercida sobre él dividida por su masa; y la tercera, que explica que por cada fuerza o acción ejercida sobre un cuerpo existe una reacción igual de sentido contrario.

Isaac Newton

Científico inglés (Woolsthorpe, Lincolnshire, 1642 - Londres, 1727). Hijo póstumo y prematuro, su madre preparó para él un destino de granjero; pero finalmente se convenció del talento del muchacho y le envió a la Universidad de Cambridge, en donde hubo de trabajar para pagarse los estudios. Allí Newton no destacó especialmente, pero asimiló los conocimientos y principios científicos de mediados del siglo XVII, con las innovaciones introducidas por Galileo, Bacon, Descartes, Kepler y otros.

Tras su graduación en 1665, Isaac Newton se orientó hacia la investigación en Física y Matemáticas, con tal acierto que a los 29 años ya había formulado teorías que señalarían el camino de la ciencia moderna hasta el siglo xx; por entonces ya había obtenido una cátedra en su universidad (1669).


Isaac Newton

Suele considerarse a Isaac Newton uno de los protagonistas principales de la llamada «Revolución científica» del siglo XVII y, en cualquier caso, el padre de la mecánica moderna. No obstante, siempre fue remiso a dar publicidad a sus descubrimientos, razón por la que muchos de ellos se conocieron con años de retraso.

Newton coincidió con Leibniz en el descubrimiento del cálculo integral, que contribuiría a una profunda renovación de las Matemáticas; también formuló el teorema del binomio (binomio de Newton). Pero sus aportaciones esenciales se produjeron en el terreno de la Física.

Sus primeras investigaciones giraron en torno a la óptica: explicando la composición de la luz blanca como mezcla de los colores del arco iris, Isaac Newton formuló una teoría sobre la naturaleza corpuscular de la luz y diseñó en 1668 el primer telescopio de reflector, del tipo de los que se usan actualmente en la mayoría de los observatorios astronómicos; más tarde recogió su visión de esta materia en la obra Óptica (1703).

También trabajó en otras áreas, como la termodinámica y la acústica; pero su lugar en la historia de la ciencia se lo debe sobre todo a su refundación de la mecánica. En su obra más importante, Principios matemáticos de la filosofía natural (1687), formuló rigurosamente las tres leyes fundamentales del movimiento: la primera ley de Newton o ley de la inercia, según la cual todo cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme si no actúa sobre él ninguna fuerza; la segunda o principio fundamental de la dinámica, según el cual la aceleración que experimenta un cuerpo es igual a la fuerza ejercida sobre él dividida por su masa; y la tercera, que explica que por cada fuerza o acción ejercida sobre un cuerpo existe una reacción igual de sentido contrario.

De estas tres leyes dedujo una cuarta, que es la más conocida: la ley de la gravedad, que según la leyenda le fue sugerida por la observación de la caída de una manzana del árbol. Descubrió que la fuerza de atracción entre la Tierra y la Luna era directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, calculándose dicha fuerza mediante el producto de ese cociente por una constante G; al extender ese principio general a todos los cuerpos del Universo lo convirtió en la ley de gravitación universal.

La mayor parte de estas ideas circulaban ya en el ambiente científico de la época; pero Newton les dio el carácter sistemático de una teoría general, capaz de sustentar la concepción científica del Universo durante varios siglos. Hasta que terminó su trabajo científico propiamente dicho (hacia 1693), Newton se dedicó a aplicar sus principios generales a la resolución de problemas concretos, como la predicción de la posición exacta de los cuerpos celestes, convirtiéndose en el mayor astrónomo del siglo. Sobre todos estos temas mantuvo agrios debates con otros científicos (como Halley, Hooker, Leibniz o Flamsteed), en los que encajó mal las críticas y se mostró extremadamente celoso de sus posiciones.

Como profesor de Cambridge, Newton se enfrentó a los abusos de Jacobo II contra la universidad, lo cual le llevó a aceptar un escaño en el Parlamento surgido de la «Gloriosa Revolución» (1689-90). En 1696 el régimen le nombró director de la Casa de la Moneda, buscando en él un administrador inteligente y honrado para poner coto a las falsificaciones. Volvería a representar a su universidad en el Parlamento en 1701. En 1703 fue nombrado presidente de la Royal Society de Londres. Y en 1705 culminó la ascensión de su prestigio al ser nombrado caballero.

CONTENIDO DE LA PRIMERA LEY DE NEWTON

"TODO OBJETO CONTINUA EN ESTADO DE REPOSO O DE MOVIMIENTO INIFORME RECTILINEO A MENOS QUE SEA OBLIGADO A CAMBIAR ESE ESTADO POR FUERZAS QUE ACTUAN SOBRE EL"

P.-¿Qué es Inercia?¿Por qué a la primera ley de Newton también se le conoce como ley de la inercia?
R.-La inercia es la tendencia que presenta un cuerpo en reposo a permanecer inmóvil, o la de un cuerpo en movimiento a tratar de no detenerse. A la primera ley de Newton se le conoce como ley de la Inercia, ya que describe con presición el comportamiento de la inercia.

P.-¿Se aplica la ley de inercia a objetos en movimiento o en reposo?
R.-Obviamente, la ley de la inercia se aplica tanto a los cuerpos en movimiento como a los cuerpos en reposo. Por tanto, la ley de la inercia se aplica a todos los cuerpos de forma independiente a cual sea su estado de movimiento.

P.-La primera Ley de Newton establece que no se requiere fuerza alguna para mantener un cuerpo en movimiento. ¿Por qué, entonces, un ciclista tiene que pedalear permanentemente para continuar avanzando?
R.-Sucede que en que en el caso del ciclista existe una fuerza que se opone a que la bicicleta continue moviéndose, esta es la fuerza de fricción. Entonces, el ciclista debe vencer la fuerza de rozamiento que lo va frenando progresivamente, es por ello que debe pedalear continuamente.

P.-Si un astronauta lanza una roca en un sitio del cosmos donde no hay influencia de fuerza gravitatoria o de roce a) ¿Se detendrá la roca gradualmente ¿, b)¿Se seguirá moviendo con la misma velocidad y la misma dirección?
R.-
a)No, la roca debería describir una trayectoria en línea recta en la dirección en la cual fue lanzada sin detenerse jamás.
b)La roca debería seguir moviéndose sin variar la velocidad con la que fue lanzada y en la misma dirección, según se enuncia en la primra ley de newton.

P.-Cuando un automóvil es chocado por detrás, se corre el riesgo de que sus pasajeros sufran daños en el cuello. ¿de qué forma se aplica la Ley de Newton en este caso?, ¿cuál es el papel de los apoya cabeza y cómo puede evitar esos daños?.
R.-Debido a la primera ley de Newton, los cuerpos en reposo tienden a continuar en reposo. De tal manera que cuando, por la fuerza del choque, el carro sale disparado hacia adelante, sus ocupantes que estaban en reposo tienden a permanecer en reposo, por lo que sus cabezas se impulsaran hacia atrás con respecto al carro. Por eso sentimos el jalón en todo nuestro cuerpo. Debido a esta fuerza. De allí que debemos proteger la cabeza colocándole un apoyo para que la fuerza opuesta a la del choque no induzca un movimiento sobre ésta.
Como sabemos, el movimiento es relativo, es decir, depende de cual sea el observador que describa el movimiento. Así, para un pasajero de un tren, el interventor viene caminando lentamente por el pasillo del tren, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andén de una estación, el interventor se está moviendo a una gran velocidad. Se necesita, por tanto, un sistema de referencia al cual referir el movimiento. La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos como Sistemas de referencia inerciales, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actua ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.

En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, puesto que siempre hay algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos, pero siempre es posible encontrar un sistema de referencia en el que el problema que estemos estudiando se pueda tratar como si estuviésemos en un sistema inercial. En muchos casos, suponer a un observador fijo en la Tierra es una buena aproximación de sistema inercial.

PRIMERA LEY DE NEWTON DEL MOVIMIENTO.."INERCIA"

Hace mas de 2000 años algunos antiguos cientificos comprendian bien algunas propiedades de la luz, aunque estaban confundidos un poco con lo del moevimiento uno de los primeros en estudiar seriamnete eto fue ARISTOTELES el filosofo mas destacadao de la grecia antigua ....

Aristóteles nació en la ciudad griega de Estagira, cercana al actual monte Athos, perteneciendo al reino de Macedonia (actual Macedonia griega) en el año 348 a.C.Su padre, Nicómaco era el médico del Rey Amintas III de Macedonia, hecho que generó un estrecho lazo entre Aristóteles y la corte real. No solo su padre fue médico, sino también sus antepasados, viniendo de una familia con numerosas dinastías médicas en su haber, hecho que explica el gran interés de Aristóteles sobre la biología.

Hacia 367 o 366 se dirige a la ciudad de Atenas, con el fin de realizar sus estudios, y donde se convierte en uno de los discípulos más brillantes de Platón dentro de la Academia.

Luego de la muerte de Platón, cuando Aristóteles contaba con aproximadamente 38 años, ejerció como maestro de Alejandro Magno y en el año 335, Aristóteles funda su propia escuela en Atenas, llamada el Liceo (por encontrarse situado dentro de un recinto dedicado al dios Apolo Likeios. Sus clases abarcaban amplios temas, y la mayoría de ellas solían ser dictadas en los jardines que rodeaban el establecimiento. Es por eso que sus estudiantes fueron llamados peripatéticos (itinerantes).

Murió en Calcis, Ebrea (Grecia) a la edad de 62 años en el año 322 a.C., y se considera que tiempo antes de su muerte ya era un personaje sumamente famoso, gracias a sus pensamientos filosóficos y científico.

Durante su vida, se desarrolló en numerosos campos que trascendieron la filosofía, siendo también la biología, matemática, física, metafísica, ética, política, estética, entre otros, siendo considerado una de las mentes más brillantes de la historia de la humanidad clásica. Sus influencias pesaron tanto sobre el resto de la humanidad, que se considera que Ariatóteles, junto a Platón crearon el cuerpo inicial de las creencias del Pensamiento Occidental del hombre corriente (lo que hoy llamamos como sentido común).

CAPITULO I "ACERCA DE LA CIENCIA"

La ciencia es el cuerpo de conocimientos que describe el orden dentro de la naturaleza y las causas de ese orden ,ademas es una actividad humana continua que representa los esfuerzos los hallasgoz y la sabiduria colectivos de la humanidad es decir es una ciencia que se dedica a reunir conocimientos del mundo y a organizarlos y con densarlos en leyes o teorias demostrables. Uno de estas personas que se dedico a esto precisamnete fu e ISSAC NEWTON,a quien describiremos adelante....