Las tres leyes de Newton
1ª Ley: Inercia
Un objeto en reposo permanece en reposo, y uno en movimiento continúa moviéndose con velocidad constante, a menos que una fuerza neta actúe sobre él.
- La masa es la medida de la inercia: mayor masa → mayor resistencia al cambio de movimiento.
2ª Ley: F = m · a
La fuerza neta sobre un objeto es igual al producto de su masa por su aceleración.
F_neta = m · a
- Dirección y sentido de a coinciden con F_neta.
- Si F_neta = 0 → a = 0 → velocidad constante (puede ser v ≠ 0).
3ª Ley: Acción y Reacción
Si A ejerce una fuerza sobre B, entonces B ejerce sobre A una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta.
- Las fuerzas de acción-reacción actúan sobre cuerpos distintos y nunca se cancelan entre sí.
Peso y Normal
- Peso (W): fuerza gravitacional sobre un objeto.
W = m · g(g ≈ 10 m/s²). Dirección: hacia el centro de la Tierra. - Normal (N): fuerza que ejerce la superficie sobre el objeto, perpendicular a ella. En superficie horizontal y sin otras fuerzas: N = W.
Ley de Hooke (resortes)
F = k · x
donde k es la constante del resorte (N/m) y x el alargamiento o compresión.
La fuerza del resorte es proporcional al estiramiento, siempre que no se supere el límite elástico.
Fuerza de roce
- Roce estático: impide que el objeto se mueva. Máximo:
f_e = μ_e · N. - Roce cinético: actúa mientras el objeto se desliza.
f_c = μ_c · N. - Siempre μ_c < μ_e (más fácil mantener el movimiento que iniciarlo).
Plano inclinado
En un plano con ángulo θ:
- Componente del peso paralela al plano (cuesta abajo): W_∥ = m · g · sen(θ)
- Componente perpendicular al plano: W_⊥ = m · g · cos(θ)
- Normal: N = m · g · cos(θ) (sin aceleración perpendicular)
Energía mecánica
Ec = ½ · m · v² (energía cinética)
Ep = m · g · h (energía potencial gravitacional)
E_mecánica = Ec + Ep = constante (sin roce)
Trabajo: W = F · d · cos(θ) donde θ es el ángulo entre F y el desplazamiento.
Errores frecuentes en PAES
- Creer que una fuerza es necesaria para mantener el movimiento (confunde 1ª Ley con sentido común).
- Cancelar fuerzas de acción-reacción (actúan sobre distintos cuerpos).
- Confundir masa (kg) con peso (N = kg·m/s²).
- Calcular Ec con v en lugar de v² (olvidar el cuadrado o el ½).
- En plano inclinado, confundir qué componente es paralela y cuál perpendicular.