Las 3 Leyes de Newton: Secretos del Movimiento en Chile | ORBITECH

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Primera Ley de Newton: La Inercia

Todo sobre el principio de inercia y su relación con sistemas de referencia inerciales.

Primera Ley de Newton (Ley de Inercia) law

\sum \vec{F} = 0 \Rightarrow \vec{v} = constante

Formes alternatives

$\vec{v} = constante si \sum \vec{F} = 0$ — Enunciado clásico de la primera ley

Symbole	Signification	Unité
`\sum \vec{F}`	fuerza neta Suma vectorial de todas las fuerzas sobre el objeto	N
`\vec{v}`	velocidad Velocidad constante (incluye reposo)	m/s

Exemple : Un pasajero en el Metro de Santiago no se mueve respecto al vagón si no hay aceleración brusca (fuerza neta cero).

Sistema de Referencia Inercial definition

Si \sum \vec{F} = 0 \Rightarrow el sistema es inercial

Symbole	Signification	Unité
`\sum \vec{F}`	fuerza neta Suma de fuerzas en el sistema	N

Exemple : La Tierra es aproximadamente un sistema inercial para movimientos a pequeña escala (ej.: caída de una manzana en Concepción).

Inercia y Masa definition

m = \frac{Inercia}{Constante}

Symbole	Signification	Unité
`m`	masa inercial Medida cuantitativa de la inercia de un objeto	kg

Dimensions : $[M]$

Exemple : Un bus de 12 000 kg tiene más inercia que un auto de 1 500 kg: cuesta más detenerlo en la Panamericana.

Segunda Ley de Newton: Fuerza y Aceleración

La relación fundamental entre fuerza, masa y aceleración con aplicaciones en transporte y deportes locales.

Segunda Ley de Newton law

\vec{F} = m \cdot \vec{a}

Formes alternatives

$\vec{a} = \frac{\vec{F}}{m}$ — Despejada para aceleración
$\vec{F} = \frac{d \vec{p}}{d t}$ — Forma con momento lineal (p = m·v)

Symbole	Signification	Unité
`\vec{F}`	fuerza neta Fuerza total aplicada al objeto	N
`m`	masa Masa del objeto	kg
`\vec{a}`	aceleración Aceleración del objeto	m/s²

Dimensions : $[M] [L] [T^{- 2}]$

Exemple : Calcular la fuerza necesaria para acelerar un bus de 12 000 kg a 2 m/s² en la Ruta 5 Sur: F = 12 000 kg × 2 m/s² = 24 000 N.

Fuerza Peso law

\vec{P} = m \cdot \vec{g}

Formes alternatives

$P = m \cdot g con g = 9.8 {m/s}^{2}$ — Valor numérico típico en Santiago

Symbole	Signification	Unité
`\vec{P}`	fuerza peso Fuerza gravitatoria sobre el objeto	N
`m`	masa Masa del objeto	kg
`\vec{g}`	aceleración gravitatoria Valor local en Chile: 9.8 m/s² (dirección hacia el centro de la Tierra)	m/s²

Dimensions : $[M] [L] [T^{- 2}]$

Exemple : Calcular el peso de un saco de 50 kg de papas en La Vega Central: P = 50 kg × 9.8 m/s² = 490 N.

Fuerza Normal definition

N = m \cdot g (en superficie horizontal)

Symbole	Signification	Unité
`N`	fuerza normal Fuerza perpendicular a la superficie de contacto	N
`m`	masa Masa del objeto	kg
`g`	aceleración gravitatoria Valor local: 9.8 m/s²	m/s²

Dimensions : $[M] [L] [T^{- 2}]$

Exemple : La fuerza normal sobre una persona de 70 kg en el ascensor del Costanera Center es N = 70 kg × 9.8 m/s² = 686 N.

Tercera Ley de Newton: Acción y Reacción

Pares de fuerzas iguales y opuestas con ejemplos en deportes y transporte chileno.

Tercera Ley de Newton law

{\vec{F}}_{A B} = - {\vec{F}}_{B A}

Symbole	Signification	Unité
`\vec{F}_{AB}`	fuerza de A sobre B Fuerza ejercida por el cuerpo A sobre el cuerpo B	N
`\vec{F}_{BA}`	fuerza de B sobre A Fuerza ejercida por el cuerpo B sobre el cuerpo A (igual magnitud, opuesta dirección)	N

Dimensions : $[M] [L] [T^{- 2}]$

Exemple : Al caminar en la playa de Viña del Mar, tus pies empujan la arena hacia atrás (acción) y la arena empuja tus pies hacia adelante (reacción), moviéndote.

Fuerza de Roce Estático law

f_{s} \leq μ_{s} \cdot N

Symbole	Signification	Unité
`f_s`	fuerza de roce estático Fuerza máxima de roce antes de que el objeto se mueva	N
`\mu_s`	coeficiente de roce estático Depende de los materiales (ej.: 0.3 para goma-asfalto)
`N`	fuerza normal Fuerza perpendicular a la superficie	N

Dimensions : $[M] [L] [T^{- 2}]$

Exemple : Un auto de 1 500 kg en Valparaíso con $μ$ _s = 0.8 necesita una fuerza mínima de $f_{s}$ = 0.8 × 1 500 kg × 9.8 m/s² ≈ 11 760 N para empezar a moverse.

Fuerza de Roce Cinético law

f_{k} = μ_{k} \cdot N

Symbole	Signification	Unité
`f_k`	fuerza de roce cinético Fuerza de roce durante el movimiento	N
`\mu_k`	coeficiente de roce cinético Menor que $μ$ _s (ej.: 0.2 para goma-asfalto mojado)
`N`	fuerza normal Fuerza perpendicular a la superficie	N

Dimensions : $[M] [L] [T^{- 2}]$

Exemple : El mismo auto en movimiento en Concepción con $μ$ _k = 0.2 tiene $f_{k}$ = 0.2 × 1 500 kg × 9.8 m/s² ≈ 2 940 N.

Equilibrio de Fuerzas (Estática)

Condiciones para que un objeto esté en equilibrio: suma de fuerzas y momentos nulos.

Equilibrio Traslacional law

\sum \vec{F} = 0

Symbole	Signification	Unité
`\sum \vec{F}`	fuerza neta Suma vectorial de todas las fuerzas	N

Dimensions : $[M] [L] [T^{- 2}]$

Exemple : Una balanza en La Vega Central está en equilibrio si la fuerza normal (N) iguala al peso (P): N = P = m·g.

Equilibrio Rotacional law

\sum τ = 0

Formes alternatives

$τ = r \times F \cdot \sin (θ)$ — Fórmula vectorial del torque

Symbole	Signification	Unité
`\tau`	torque o momento de fuerza Producto de fuerza por brazo de palanca	N·m

Dimensions : $[M] {[L]}^{2} [T^{- 2}]$

Exemple : Un poste de luz en Antofagasta está en equilibrio rotacional si la suma de torques de las fuerzas que actúan sobre él es cero.

Fuerza en Poleas Simples law

T = \frac{m \cdot g}{2} (polea ideal)

Symbole	Signification	Unité
`T`	tensión en la cuerda Fuerza en la cuerda de la polea	N
`m`	masa del objeto Masa del objeto colgante	kg
`g`	aceleración gravitatoria Valor local: 9.8 m/s²	m/s²

Dimensions : $[M] [L] [T^{- 2}]$

Exemple : Para levantar un saco de 50 kg de harina en un almacén de Santiago con una polea simple, la tensión necesaria es T = (50 kg × 9.8 m/s²)/2 = 245 N.

Aplicaciones en Movimiento Circular

Fuerzas centrípetas y ejemplos en parques de entretención y transporte chileno.

Fuerza Centrípeta law

F_{c} = m \cdot \frac{v^{2}}{r}

Formes alternatives

$F_{c} = m \cdot ω^{2} \cdot r$ — Expresión en términos de velocidad angular (ω)

Symbole	Signification	Unité
`F_c`	fuerza centrípeta Fuerza dirigida hacia el centro de la trayectoria circular	N
`m`	masa Masa del objeto en movimiento circular	kg
`v`	velocidad tangencial Velocidad del objeto	m/s
`r`	radio de curvatura Radio de la trayectoria circular	m

Dimensions : $[M] [L] [T^{- 2}]$

Exemple : Calcular la fuerza centrípeta sobre un niño de 30 kg en el carrusel del Parque O'Higgins en Santiago, girando a 2 m/s con r = 3 m: $F_{c}$ = 30 kg × (2 m/s)² / 3 m = 40 N.

Aceleración Centrípeta definition

a_{c} = \frac{v^{2}}{r}

Symbole	Signification	Unité
`a_c`	aceleración centrípeta Aceleración dirigida hacia el centro	m/s²
`v`	velocidad tangencial Velocidad del objeto	m/s
`r`	radio de curvatura Radio de la trayectoria	m

Dimensions : $[L] [T^{- 2}]$

Exemple : En una curva de la Ruta 68 cerca de Valparaíso con r = 50 m y v = 20 m/s, $a_{c}$ = (20 m/s)² / 50 m = 8 m/s².

Velocidad Angular definition

ω = \frac{v}{r}

Symbole	Signification	Unité
`\omega`	velocidad angular Ángulo recorrido por unidad de tiempo	rad/s
`v`	velocidad tangencial Velocidad lineal	m/s
`r`	radio Radio de la trayectoria	m

Dimensions : $[T^{- 1}]$

Exemple : En el mismo carrusel del Parque O'Higgins, si v = 2 m/s y r = 3 m, $ω$ = 2/3 ≈ 0.67 rad/s.

Primera Ley de Newton: La Inercia

Segunda Ley de Newton: Fuerza y Aceleración

Tercera Ley de Newton: Acción y Reacción

Equilibrio de Fuerzas (Estática)

Aplicaciones en Movimiento Circular

Fuentes