2.1 Ejemplos de aplicación del principio de inercia Ahora veremos un ejemplo de aplicación del principio de inercia en el caso de un automóvil que circula, con movimiento uniforme, por una carretera horizontal (figura A). Cuando el motor hace girar las ruedas, actúa sobre el coche una fuerza motriz, F, hacia delante, que lo pone en movimiento y lo acelera. Pero cuando el coche circula, se opone a su movimiento una fuerza resistente, FR, debido al rozamiento con el aire y el suelo. Si el vehículo se desplaza con movimiento uniforme, las dos fuerzas tienen la misma intensidad (F = FR) y se contrarrestan mutuamente, ya que actúan en sentidos contrarios. Se puede decir, pues, que el vehículo mantiene su velocidad por inercia.
La fuerza de rozamiento también se indica como Ff (fuerza de fricción).
Visualiza el siguiente fragmento del vídeo «Misión 1: Las Leyes de Newton», de la serie Física en la ISS y observarás diferentes ejemplos de cómo actúa la primera ley de Newton.
F
FR
A. Cuando un coche circula con movimiento rectilíneo y uniforme, la resultante de las fuerzas que actúan es nula. Para que esto sea así, las intensidades de F y FR deben ser iguales. Si F > FR, el coche acelera. Si F < FR, el coche frena.
Consideremos ahora el caso de un ascensor que sube (figura B). Sobre el ascensor y hacia arriba actúa la fuerza F que debe ejercer el cable. Hacia abajo actúan el peso P del ascensor y la fuerza resistente FR, debido al rozamiento con el aire y con las guías. Mientras el ascensor sube con movimiento uniforme, la fuerza F que ejerce el cable hacia arriba es exactamente contrarrestada por el peso P y la fuerza resistente de rozamiento FR.
F F F
F = P + FR Como la diferencia F – (P + FR) = 0, la fuerza resultante es nula. Esto hace que el movimiento del ascensor se mantenga por inercia (figura B2). En la figura B1 se indican estas fuerzas cuando el ascensor arranca, y en la figura B3, cuando frena. El movimiento de caída de los cuerpos también se explica mediante la primera ley de Newton. En efecto, cuando un cuerpo cae y la resistencia del aire es despreciable, se mueve bajo la acción de una única fuerza, que es su peso. Por ello, según el principio de inercia, su movimiento no será uniforme. Esto es lo que pasa en la realidad, ya que se ha visto que los cuerpos caen con movimiento uniformemente acelerado, si es despreciable la resistencia del aire.
1
P
P
P
FR
FR
FR
2
3
B. Fuerzas que actúan sobre un ascensor cuando sube. 1. Cuando acelera: F > P + FR. 2. Cuando tiene movimiento uniforme: F = P + FR. 3. Cuando frena: F < P + FR.
A C T I V I DA D E S › 1 Un ascensor de peso P = 2 150 N sube. En un instante determinado, la fuerza de rozamiento que se opone a su movimiento es de FR = 250 N y la fuerza que ejerce el cable hacia arriba es de F = 2 200 N. a) ¿El ascensor acelera o frena? b) ¿Qué fuerza debería hacer el cable para que el ascensor subiera con velocidad constante?
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