lunes, 8 de noviembre de 2010

BIOGRAFIA DE ISAAC NEWTON

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).
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.

INTRODUCCION


PRIMERA LEY O LEY DE INERCIA

LA PRIMERA LEY DE NEWTON O LEY DE LA INERCIA ESTABLECE QUE; todo cuerpo conservara su estado de reposo o de movimiento rectilineo uniforme a menos que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas externas aplicadas sore el.











Regresando al enunciado de la primera ley de newton, tambien dice que un cuerpo en movimiento uniformemente en linea recta, ano ser que se ejersa sobre el alguna otra fuerza externa que altere su equilibrio..

Esta primera ley de newton se le conoce tambien como ley de la inercia; la inercia es la tendencia de un cuerpo a seguir como esta.

EJEMPLO: si vas en un camion y este frena, tu tiendes a irte para adelante, a seguir el movimiento que llevabas; no hay una fuerza que te empuje sino que el camionb freno, y tu te seguiste.

SEGUNDA LEY O LEY DE LA MASA



POR LO QUE LA SEUNDA LEY DE NEWTON ES5TABLECE QUE; cuando aun cuerpo de masa (m) se le aplica una fuerza F suficiente para que se mueva, esta le provocara una celeracion (a) con la misma direccion y un sentido que ella, y con una magnitud directamente proporcional a dicha fuerza F e inversamente proporcional a la masa (m) del cuerpo.

Como formula se tiene:

ä=F/m 
EC. 3.4                            F=ma  EC. 3.5

Diferencia entre masa (m) y peso (w) y sus unidades de medida.

la masa (m)
es una magnitud escalar que representa la cantidad de materia qur tiene un cuerpo. De acuerdo con la segunda ley de newton, la masa (m) de un cuerpo es una medida de cuanto se resiste el cuerpo a ser acelerado cuando se le aplica una fuerza.
despejando la masa 8m)  de la Ecuacion 3.5, tenemos:

F=mä       por lo tanto      m=¨F/ä

Las unidades fundamentales para la masa se obtienen sustituyendo en la Ecuacion  3.8 las unidades correspondientes de fuerza y aceleracion.

En el sistema Internacional de Unidades (SI) tenemos:
masa: fuerza(N)/aceleracion(m/s*)= kg.ms*/ms*=kg


En el sistema Cegesimal de Unidades
masa= fuerza(dinas) / aceleracion cm/s*=gr.cm/s* / cm/s* =gr

En el sistema Mks Tecnico
masa= fuerza(kg)/ aceleracion(m/s*) = kg-->/m/s*=utm (unidad tecnica de masa)

El peso (w) de un cuerpo es una magnitud vectorial que representa a la fuerza con que la tierra atrae a la masa de dicho cuerpo hacia su centro devido a la atracion gavitacional.

Considerando lo anterior, tenemos que peso (w) =masa  (m) x gravedad (g)
EC 3.9  w=mg
si despejamos d ela ecuacion

masa(m)=peso(w)/gravedad(g)--->m=w/g(segunda ley de Newton)
puedes escribir la ecuacion matematica para la Segunda Ley de Newton de la forma siguiente:

Ecuacion 3.10 m=w/g

Sstituyendo tenemos: FUERZA (F) = peso(w)/gravedad(g)3. aceleracion(a)

¨F=W/G.ä (segunda ley de Newton )

Estado de ingravidez (imponderabilidad)

Ejemplo: este concepto de impoderabilidad o ingravidez aplicaremos para analizar el peso de un hombre en un elevador. 

TERCERA LEY O LEY DE LA ACCION Y LA REACCION


TERCERA LEY DE NEWTON: a toda fuerza de accion se opone una fuerza de reaccion de igual magnitud y direccion, pero en centido contrario.

La tercera ley es completamente original de Newton (pues las dos primeras ya habían sido propuestas de otras maneras por Galileo, Hooke y Huygens) y hace de las leyes de la mecánica un conjunto lógico y completo.[7] Expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, este realiza una fuerza de igual intensidad y dirección, pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo. Dicho de otra forma, las fuerzas, situadas sobre la misma recta, siempre se presentan en pares de igual magnitud y opuestas en dirección.



Este principio presupone que la interacción entre dos partículas se propaga instantáneamente en el espacio (lo cual requeriría velocidad infinita), y en su formulación original no es válido para fuerzas electromagnéticas puesto que estas no se propagan por el espacio de modo instantáneo sino que lo hacen a velocidad finita "c".
 
Es importante observar que este principio de acción y reacción relaciona dos fuerzas que no están aplicadas al mismo cuerpo, produciendo en ellos aceleraciones diferentes, según sean sus masas. Por lo demás, cada una de esas fuerzas obedece por separado a la segunda ley.
Junto con las anteriores, permite enunciar los principios de conservación del momento lineal y del momento angular.
 



Isaac Newton y la ley de la gravitación universal


La gravitación es la fuerza de atracción mutua que experimentan los cuerpos por el hecho de tener una masa determinada. La existencia de dicha fuerza fue establecida por el matemático y físico inglés Isaac Newton en el s. XVII, quien, además, desarrolló para su formulación el llamado cálculo de fluxiones (lo que en la actualidad se conoce como cálculo integral).

La ley formulada por Newton y que recibe el nombre de ley de la gravitación universal, afirma que la fuerza de atracción que experimentan dos cuerpos dotados de masa es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa (ley de la inversa del cuadrado de la distancia). La ley incluye una constante de proporcionalidad (G) que recibe el nombre de constante de la gravitación universal y cuyo valor, determinado mediante experimentos muy precisos, es de:

6,670. 10-11 Nm²/kg².


Para determinar la intensidad del campo gravitatorio asociado a un cuerpo con un radio y una masa determinados, se establece la aceleración con la que cae un cuerpo de prueba (de radio y masa unidad) en el seno de dicho campo. Mediante la aplicación de la segunda ley de Newton tomando los valores de la fuerza de la gravedad y una masa conocida, se puede obtener la aceleración de la gravedad.

Dicha aceleración tiene valores diferentes dependiendo del cuerpo sobre el que se mida; así, para la Tierra se considera un valor de 9,8 m/s² (que equivalen a 9,8 N/kg), mientras que el valor que se obtiene para la superficie de la Luna es de tan sólo 1,6 m/s², es decir, unas seis veces menor que el correspondiente a nuestro planeta, y en uno de los planetas gigantes del sistema solar, Júpiter, este valor sería de unos 24,9 m/s².

3.6 Aplicaciones de las leyes de Newton en un plano inclinado.

EJEMPLOS:

Una configuracion mecanica de mucha utilidad practica para subir o bajar un objeto en una rampa con mayor facilidad es el plano inclinado..

Consiste basicamente en una rampa con un angulo de inclinacion, cuyo proposito es reducir la fuerza requerida para mover un objeto a traves de dicho plano.

CLASIFICACION DE LAS FUERZAS

-la gravedad 

-la electromagnetica


-la nuclear: fuerte y devil

fuerza  de gravedad: es la fuerza con la que se atraen los cuerpos por el hecho de tener masa.
fuerza electromagnetica: los fenomenos electricos y magneticos estan intimamente relacionados entre si; por lo tanto, se habla de los electromagnetimos como un solo fenomeno la fuerza electromagnetica maneja fenomenos muy variados desde la exrtuctura dela materia asta la produccion de energia electrica para uso domestico e industrial.
fuerzas nucleares: son la fuerzas que actuan en el interior del nucleo atomico; son responsables de la liberacion de energia que ocurre en ciertas reacciones nucleares. se conocen dos tipos de fuerzas nucleares.
la fuerza nuclear fuerte es la que mentiene a los protones y neutrones unidos para formar nucleos atomicos, venciendo la enorme fuerza repulsiba que actua en los protones cargados.

La nuclear debil es la fuerza de muy corto alcance, responsable de la descomposicion de las particulas y de ciertos tipos de radiactividad.

CLASIFICACION DE LAS FUERZAS

1. la cinematica es la  rama de la fisica que estudia alos cuerpos en movimiento,sin considerar alos agentes que lo producen.

2. el movimiento en una dimension es comunmente llamado unidimensional y es aquel que se lleva acabo en la linea recta.

3. el movimiento en dos dimensiones es comunmente llamado biodimensional y es aquel que se lleva a cabo en un plano cartesiano.

4. es el sistema d ereferencia absoluto es con respecto ala superficie terrestre; mientras que el sitema d ereferencia relativo es con respecto a cualquier otro punto de interseccion.

5. El desplazamiento en fisica se define como el cambio de posicion de una particula en el espacio, sin soportar el tiempo en que se realizo, ni la trayectoria seguida; es una magnitud vectorial. La distancia es una magnitud escalar

6. la rapidez es una magnitud escalar que representa la distancia que rrecorer una particula por unidad de tiempo. en otras palabras, la rapidez es una medida de que tan rapido se mueve un objeto o particula por unidad de tiempo. En otras palabras, la rapidez es una medida de que tan rapido se mueve un objeto o particula.

7. la velocidad media (v) es la razon del desplasamiento Ad de un cuerpo al intercalarlo At transcurrido para realizarlo; es una magnitud vectorial.
8. la velocidad instantanea (u) es la velocidad de un cuerpo en cierto instante o un cierto punto de trayectoria.
9. aceleracion media  (a) es la razon de la variacion de la velocidad de un cuerpo con unidad de tiempo .
10. el movimiento uniforme acelerado se da cuando la velocidad de un cuerpo aunmenta o disminuye uniformemente con el tiempo.
11. cuando la velocidad aunmenta uniformemente tenemos una aceleracion constante positiva.
12.cuando la velocidad disminuye uniformemente tenemos una celeracion constante negativa. tambien llamada desaceleracion.
13. en el movimiento caida alibre vetical de un cuerpo, considerado para un mismo nivel de referencia, el tiempo descenso es igual al tiempo de descenso, pero de sentido contrario. Es un movimiento ideal y simetrico.
14. La aceleracion angular (a) esta definida como  el cambio de la velocidad angular (w) de un cuerpo en rotacion entre el tiempo transcurrido.
15. la fuerza centripeta es la fuerza constante dirigida hacia el centro de giro que, actuando continuamente a angulo recto con el movimiento del cuerpo, hace que este se mueva en un circulo con rapidez constante.
16. la fuerza centrifuga es la fuerza que equilibra a la fuerza centripeta, es decir, tiene la misma magnitud y direccion, pero sentido opuesto, para mantener la trayectoria circular.

3.1 GENERALIDADES SOBRE LA DINAMICA

Comenzaremos definiendo ala dinamica como la parte de la fisica que estudia conjuntamente el movimiento y la fuerza resultante que lo origina.

la metodologia comun para resolver un problema de este tipo es:
1. introducimos el concepto de fuerza F y lo definimos en funcion del cambio de velocidad, es decir, de la acelerecion a que experimenta el cuerpo.

2. interelacionamos las variables anteriores F y a con la finalidad de asignar una masa M al cuerpo, y con el objeto de comprobar el echo de que los cuerpos de la misma naturleza en un mismo medio anbientepero de diferentes masas, experimentan diferentes aceleraciones o cambios de velocidad.

3.finalmete, calculamos las fuezas que actuan sobre los cuerpos apartir de sus propiedades y las d el medio ambiente.


3.2 FUERZA Y PESO



Dos de los efectos producidos por la fuerza y que se pueden medir son:
 (1) modificar el movimiemto de un cuerpo.
(2) modificar la forma o la dimenciones de un cuerpo.

El cambiar el movimiento de un cuerpo implica que este se desplace  con una aceleracion positiva o negativa; es decir
que incremente o decremente la velocidad  del cuerpo; por ejemplo un carrucel.
Por otro lado, cuando se modifica la forma o dimencion de un cuerpo, como seria el caso de comprimir un bote o una lata, desimos que se aplica una fuerza estatica.

Fuerza: es una cantidad vectoral produsida por uno o barios agentes externos, que actua sobre un cuerpo  que puede ejercer sobre el diferentes efectos: acelerarlo, frenarlo, desbiarlo o deformarlo.

peso: es la fuerza con que la tierra atrae a los cuerpos hacia su centro por la atraccion gravitacional
.

 

3.1 leyes de newton