Equivalencias entre unidades de fuerza

• a) Relación entre el Newton y la dina
  

Para obtener la relación entre Newton y dinas bastará con descomponer el Newton así:

Como 1 Kg. = 1000 y 1 m = 100 cm., podemos escribir:

Luego:

• b) Relación entre el Newton y el Kilopondio
  

Si dejásemos caer libremente el kilogramo patrón, descendería como todos los cuerpos, con una aceleración de 9,8 m/s2. La fuerza que origina esta aceleración es el Kp.
Si aplicamos la fórmula fundamental de la dinámica se tendrá que:

Luego:

• c) Relación entre el Kilopondio y la dina
  

Sabemos que Como escribimos que:

Luego:

Por otra parte se tiene que:

1 Kp = 1000 p, es decir

Entonces:

Por lo que concluimos que:

Es importante decir, que es lo mismo escribir Kp que Kg.-f (Kilogramo-fuerza) o Kg.-p (Kilogramo-peso), para efecto de transformaciones de unidades y problemas.
Si escribimos las equivalencias en un cuadro tenemos:

Usando el cuadro podemos concretar diciendo:

• Si la transformación tiene el mismo sentido de la flecha multiplicamos.
  
• Si la transformación tiene mismo sentido opuesto a la flecha dividimos.
  

Transformaciones de unidades de fuerza

• 1. Transformar 0,25 ( 10-8 Newton a dinas.
  

Obsérvese en el cuadro que se sigue el mismo sentido de la flecha, lo que nos indica que debemos multiplicar por la equivalencia 105.
0,25 ( 10-8 N = 0,25 ( 10-8 ( 105 dinas
0,25 ( 10-8 N = 0,25 ( 103 dinas

• 2. Transformar 1200 dinas a Kp.
  

Observando el cuadro de las unidades, nos damos cuenta que se debe dividir entre 9,8 y 103. Pero al dividir por 103 equivale a multiplicar por 10-3.

• 3. Transformar 2,5 ( 10-3 p a Newton.
  

Observando en el cuadro nos damos cuenta que ha de multiplicarse por 980 y luego dividirse por 105. La operación se dispone así:

• 4. Transformar 0,25 N a dyn.
  

El cuadro nos muestra que debemos multiplicar por 105.

• 5. Expresar en N una fuerza de 200000 dyn.
  

El cuadro nos muestra que transformación es en sentido opuesto a la flecha. Luego, debemos dividir por 105.

• 6. ¿Cuántas dinas son 0,25 Kp?
  

Observando el cuadro de las unidades, nos damos cuenta que se debe multiplicar por 103 y 980.

Peso y masa. Diferencias

Es de gran importancia que se conozca la diferencia entre el peso y la masa, pues, algunas veces se suelen presentar confusiones.

• La masa es la medida de la inercia que tienen los cuerpos, siendo la inercia la resistencia que presentan los cuerpos a cambiar su estado de reposo o de movimiento. El peso es el valor de la fuerza de atracción que la tierra ejerce sobre él.
  
• La masa es constante en cualquier lugar en que se encuentre, en cambio el peso varía según la distancia a que se encuentre del centro de la tierra. Esto se explica por que la tierra no es una esfera perfecta, sino que es ligeramente aplastada en los polos. Cuando vamos de los polos al ecuador nos alejamos del centro de la tierra.
  
• La masa se expresa en una unidad llamada kilogramo, en cambio el peso se expresa en Newton.
  
• La masa es una magnitud escalar que se mide con la balanza, en cambio el peso es una magnitud vectorial que se mide con un dinamómetro.
  

Ecuación del peso de un cuerpo

La caída de un cuerpo es un caso dinámico que puede ser resuelto de acuerdo a la expresión

Como la fuerza con la que la tierra atrae a los cuerpos se la denomina peso (P) y la aceleración con que caen se le denomina gravedad (g), entonces la expresión anterior puede escribirse así:

Fundamentos teóricos de las leyes


El primer concepto que maneja es el de masa, que identifica con «cantidad de materia. La importancia de esta precisión está en que permite prescindir de toda cualidad que no sea física-matemática a la hora de tratar la dinámica de los cuerpos. Con todo, utiliza la idea de éter para poder mecanizar todo aquello no reducible a su concepto de masa.La base teórica que permitió a Newton establecer sus leyes está también precisada en sus Philosophiae naturalis principia matemática.


Newton no asume a continuación que la cantidad de movimiento es el resultado del producto de la masa por la velocidad, y define dos tipos de fuerzas: la vis insita, que es proporcional a la masa y que refleja la inercia de la materia, y la vis impressa (momento de fuerza), que es la acción que cambia el estado de un cuerpo, sea cual sea ese estado; la vis impressa, además de producirse por choque o presión, puede deberse a la vis centrípeta (fuerza centrípeta), una fuerza que lleva al cuerpo hacia algún punto determinado. A diferencia de las otras causas, que son acciones de contacto, la vis centrípeta es una acción a distancia. En esta distingue Newton tres tipos de cantidades de fuerza: una absoluta, otra aceleradora y, finalmente, la motora, que es la que interviene en la ley fundamental del movimiento.


En tercer lugar, precisa la importancia de distinguir entre lo absoluto y relativo siempre que se hable de tiempo, espacio, lugar o movimiento.


En este sentido, Newton, que entiende el movimiento como una traslación de un cuerpo de un lugar a otro, para llegar al movimiento absoluto y verdadero de un cuerpo.



compone el movimiento (relativo) de ese cuerpo en el lugar (relativo) en que se lo considera, con el movimiento (relativo) del lugar mismo en otro lugar en el que esté situado, y así sucesivamente, paso a paso, hasta llegar a un lugar inmóvil, es decir, al sistema de referencias de los movimientos absolutos.


De acuerdo con esto, Newton establece que los movimientos aparentes son las diferencias de los movimientos verdaderos y que las fuerzas son causas y efectos de estos. Consecuentemente, la fuerza en Newton tiene un carácter absoluto, no relativo

LEYES DE NEWTON

Las leyes de Newton, también conocidas como leyes del movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la mecánica, en particular, aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. Revolucionaron los conceptos básicos de la física y el movimiento de los cuerpos en el universo.

Constituyen los cimientos no solo de la dinámica clásica sino también de la física clásica en general. Aunque incluyen ciertas definiciones y en cierto sentido pueden verse como axiomas, Newton afirmó que estaban basadas en observaciones y experimentos cuantitativos; ciertamente no pueden derivarse a partir de otras relaciones más básicas. La demostración de su validez radica en sus predicciones... La validez de esas predicciones fue verificada en todos y cada uno de los casos durante más de dos siglos.

En concreto, la relevancia de estas leyes radica en dos aspectos:

• Por un lado, constituyen, junto con la transformación de Galileo, la base de la mecánica clásica;
• Por otro, al combinar estas leyes con la ley de la gravitación universal, se pueden deducir y explicar las leyes de Kepler sobre el movimiento planetario.

Así, las leyes de Newton permiten explicar tanto el movimiento de los astros, como los movimientos de los proyectiles artificiales creados por el ser humano, así como toda la mecánica de funcionamiento de las máquinas.

Su formulación matemática fue publicada por Isaac Newton en 1687 en su obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.

La dinámica de Newton, también llamada dinámica clásica, sólo se cumple en los sistemas de referencia inerciales (que se mueven a velocidad constante; la Tierra, aunque gire y rote, se trata como tal a efectos de muchos experimentos prácticos). Solo es aplicable a cuerpos cuya velocidad dista considerablemente de la velocidad de la luz (que no se acerquen a los 300 000 km/s); la razón estriba en que cuanto más cerca esté un cuerpo de alcanzar esa velocidad (lo que ocurriría en los sistemas de referencia no-inerciales), más posibilidades hay de que incidan sobre el mismo una serie de fenómenos denominados efectos relativistas o fuerzas ficticias, que añaden términos suplementarios capaces de explicar el movimiento de un sistema cerrado de partículas clásicas que interactúan entre sí. El estudio de estos efectos (aumento de la masa y contracción de la longitud, fundamentalmente) corresponde a la teoría de la relatividad especial, enunciada por Albert Einstein en 1905.