Las fuerzas y las tres leyes de Newton
3.º de ESORuta de edumaterial
Qué vas a aprender
- Dibujar fuerzas sobre un cuerpo y calcular la resultante.
- Aplicar las tres leyes de Newton sin confundir pares de interacción.
- Relacionar fuerza elástica y deformación dentro del límite elástico.
Antes de empezar
- Distinguir masa, velocidad y aceleración.
- Sumar cantidades con sentido opuesto.
- Interpretar flechas como vectores.
Importa la suma de fuerzas
Una fuerza es una interacción capaz de cambiar el movimiento o deformar. Se representa con flecha: origen, dirección, sentido y módulo.
Si la fuerza resultante es cero, el cuerpo puede estar quieto o moverse con velocidad constante; equilibrio no significa necesariamente reposo.
Segunda ley
- F_resultante = m · a
- Para masa constante, la aceleración tiene la dirección y el sentido de la fuerza resultante. Con la misma fuerza, una masa mayor adquiere menor aceleración.
Primera y tercera leyes
La primera ley describe la inercia: sin resultante, no cambia la velocidad. Por eso un objeto suelto tiende a continuar al frenarse el vehículo que lo transporta.
La tercera ley relaciona dos fuerzas iguales y opuestas que actúan sobre cuerpos distintos. No se cancelan en un único diagrama de cuerpo libre.
Resolver una situación
- Elige el cuerpo que estudiarás.
- Dibuja solo las fuerzas que actúan sobre él.
- Suma por direcciones para hallar la resultante.
- Si la masa es constante, aplica a = F_resultante/m.
- Busca la fuerza pareja en el otro cuerpo, no en el mismo.
Un carrito
Sobre un carrito de 5 kg actúan 18 N a la derecha y 8 N a la izquierda.
- Resultante = 18 − 8 = 10 N a la derecha.
- a = 10 N/5 kg.
- La aceleración apunta a la derecha.
a = 2 m/s² hacia la derecha.
Fuerza elástica y ley de Hooke
Dentro del límite elástico, muchos muelles cumplen F = k · Δx: la deformación crece proporcionalmente con la fuerza.
Superar ese límite puede dejar deformación permanente; la proporcionalidad no es universal para cualquier material ni estiramiento.
Qué debes conservar
- Resultante cero implica velocidad constante.
- F = m·a usa la fuerza neta.
- Acción y reacción actúan en cuerpos distintos.
- Hooke vale dentro del límite elástico.
Compruébalo ahora
Una fuerza resultante de 12 N actúa sobre un cuerpo de 4 kg. Calcula la aceleración.
Ver solución explicada
Respuesta: 3 m/s² en el sentido de la fuerza resultante.
a = F/m = 12 N/4 kg = 3 m/s².
Una patinadora empuja una pared. ¿Cuál es la pareja de acción-reacción?
- La fuerza de la patinadora sobre la pared y la fuerza de la pared sobre la patinadora
- El peso y la fuerza normal, ambas sobre la patinadora
- Dos fuerzas que se anulan sobre la pared
Ver solución explicada
Respuesta: La fuerza de la patinadora sobre la pared y la fuerza de la pared sobre la patinadora
Tienen igual módulo y sentidos opuestos, pero actúan sobre cuerpos diferentes.
Un muelle de constante k = 200 N/m se alarga 0,030 m dentro de su límite elástico. Calcula la fuerza elástica.
Ver solución explicada
Respuesta: 6,0 N.
F = k·Δx = 200 N/m × 0,030 m = 6,0 N.
Alineación curricular y fuentes
- Física y Química, saberes básicos de primero a tercer curso, bloque D: fuerzas, cambios del movimiento o forma y leyes de Newton en situaciones cotidianas y de seguridad vial. · Real Decreto 217/2022, currículo básico de ESO
Cuando lo tengas claro
Practicar esto: Leer el diagrama de fuerzas de un cuerpoPracticar esto: Medir una fuerza con un muellePracticar esto: Reconocer qué ley de Newton explica cada situaciónUnidades, cambios de unidad y notación científicaGravedad, cargas e imanes