Dinámica: las leyes de Newton

Esta lección de física de Bachillerato (nivel PAU/Selectividad) cubre las tres leyes de Newton — inercia, F = ma y acción-reacción — aplicadas a problemas de dinámica realistas: planos inclinados, rozamiento cinético y estático, sistemas de bloques conectados (máquina de Atwood, bloques sobre mesa con cuerda) y equilibrio dinámico.

La primera ley establece que un cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme si la fuerza neta es cero — clave para entender el equilibrio (velocidad constante no implica reposo, solo aceleración nula). La segunda ley, F = ma, se aplica tanto a fuerzas simples como a resultantes de varias fuerzas perpendiculares (usando el teorema de Pitágoras para hallar la magnitud). La tercera ley explica que las fuerzas de acción y reacción actúan sobre cuerpos distintos, son simultáneas y no se anulan entre sí.

El rozamiento se trata con sus dos regímenes: el estático, con su valor máximo μₛN (el umbral que debe superarse para iniciar el movimiento), y el cinético, f_k = μₖN (constante mientras el cuerpo se desliza, independiente de la velocidad o el área de contacto). En planos inclinados, la normal se descompone como N = mg cos(θ). Los sistemas de varios cuerpos —máquina de Atwood, bloques conectados por cuerdas o en contacto directo— requieren identificar qué fuerzas actúan sobre cada cuerpo por separado antes de aplicar la segunda ley al sistema completo.

• Aplicar las tres leyes de Newton a problemas de dinámica con planos inclinados y sistemas de bloques
• Calcular la fuerza resultante de varias fuerzas perpendiculares mediante el teorema de Pitágoras
• Distinguir entre rozamiento estático máximo (μₛN) y rozamiento cinético (μₖN)
• Resolver sistemas de dos cuerpos conectados (máquina de Atwood, bloques con cuerda)
• Reconocer que el equilibrio dinámico (aceleración cero) no implica necesariamente reposo

Las tres leyes de Newton: (1) un cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme si la fuerza neta es cero; (2) F = ma; (3) para cada acción existe una reacción igual y opuesta sobre cuerpos distintos. Rozamiento: f_k = μₖN (cinético), f_{s,max} = μₛN (estático máximo). Plano inclinado: N = mg cos(θ), a = g sin(θ) sin rozamiento. Máquina de Atwood: a = g(m₁-m₂)/(m₁+m₂).