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Las tres leyes de Newton (1687) explican por qué se mueven las cosas: un coche que frena, un ascensor que arranca, una caja que resbala por una rampa o la Luna girando alrededor de la Tierra. Todos los problemas de dinámica se resuelven igual: dibujar las fuerzas que actúan sobre cada cuerpo, descomponerlas y aplicar ∑F=ma\sum\mathbf{F} = m\mathbf{a}.

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Lo que vas a aprender

  • Las tres leyes de Newton y su significado.
  • Cómo dibujar un diagrama de cuerpo libre.
  • Las fuerzas habituales: peso, normal, tensión y rozamiento.
  • Cómo resolver planos inclinados, poleas y sistemas de varios cuerpos.
  • El peso aparente en un ascensor y la fuerza centrípeta.

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Fundamentos teóricos

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Las tres leyes

  1. Inercia: si la fuerza neta sobre un cuerpo es cero, sigue en reposo o con velocidad constante en línea recta.
  2. Ley fundamental: ∑F=m a\sum\mathbf{F} = m\,\mathbf{a}. La aceleración tiene la dirección de la fuerza neta.
  3. Acción y reacción: si A ejerce una fuerza sobre B, B ejerce sobre A una fuerza igual y de sentido contrario. Actúan sobre cuerpos distintos, por eso no se anulan.
La unidad de fuerza es el newton: 1 N=1 kg⋅m/s21\text{ N} = 1\text{ kg·m/s}^2. Puedes practicar con la calculadora de fuerza.

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Fuerzas habituales

La normal no siempre es igual al peso: depende de las demás fuerzas.

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Método

  1. Dibuja el diagrama de cuerpo libre de cada cuerpo: solo las fuerzas que actúan sobre él.
  2. Elige los ejes: uno en la dirección del movimiento (o de la aceleración).
  3. Descompón las fuerzas en esos ejes.
  4. Escribe ∑Fx=max\sum F_x = m a_x y ∑Fy=may\sum F_y = m a_y para cada cuerpo.
  5. Añade las ligaduras (cuerdas inextensibles: todos los cuerpos tienen la misma aceleración en módulo).
  6. Resuelve el sistema.

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Plano inclinado

Con ejes paralelo y perpendicular al plano, de ángulo α\alpha: Px=mgsen⁡αPy=mgcos⁡αN=mgcos⁡αP_x = mg\operatorname{sen}\alpha \qquad P_y = mg\cos\alpha \qquad N = mg\cos\alpha Sin rozamiento, un cuerpo baja con a=gsen⁡αa = g\operatorname{sen}\alpha, independiente de su masa.

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Ascensor y peso aparente

Lo que marca una báscula en un ascensor es la normal: N=m(g+a)N = m(g + a), con aa positiva hacia arriba. Al arrancar hacia arriba pesas más; al arrancar hacia abajo, menos; en caída libre, nada.

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Movimiento circular

En un movimiento circular uniforme la aceleración apunta al centro, ac=v2ra_c = \frac{v^2}{r}, y hace falta una fuerza neta hacia el centro (centrípeta): Fc=mv2r=m ω2rF_c = m\frac{v^2}{r} = m\,\omega^2 r No es una fuerza nueva: la proporcionan la tensión, el rozamiento, la normal o la gravedad. Ver movimiento circular.

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Ejemplos resueltos

Ejemplo 1 · Empujar una caja

Una caja de 20 kg sobre el suelo sin rozamiento se empuja con 60 N horizontales. a=6020=3a = \frac{60}{20} = 3 m/s². Normal: N=mg=196N = mg = 196 N.Si se empuja con 60 N formando 30° hacia abajo: Fx=52F_x = 52 N, a=2,6a = 2{,}6 m/s², y N=196+60sen⁡30°=226N = 196 + 60\operatorname{sen}30° = 226 N.
Un bloque de 5 kg baja por una rampa de 30°. a=9,8sen⁡30°=4,9a = 9{,}8\operatorname{sen}30° = 4{,}9 m/s². N=5⋅9,8cos⁡30°=42,4N = 5\cdot9{,}8\cos30° = 42{,}4 N.
Un bloque de 4 kg en una mesa sin rozamiento, unido por una cuerda que pasa por una polea a otro de 1 kg que cuelga.Bloque de la mesa: T=4aT = 4a. Bloque que cuelga: 9,8−T=1⋅a9{,}8 - T = 1\cdot a. Sumando: 9,8=5a⇒a=1,969{,}8 = 5a \Rightarrow a = 1{,}96 m/s², T=7,84T = 7{,}84 N.
Dos masas de 3 kg y 2 kg colgando de una polea ideal: a=(3−2)⋅9,83+2=1,96a = \frac{(3 - 2)\cdot9{,}8}{3 + 2} = 1{,}96 m/s².T=2(9,8+1,96)=23,5T = 2(9{,}8 + 1{,}96) = 23{,}5 N. Con masas casi iguales, la aceleración es pequeña: así midió Atwood gg en 1784.
Una persona de 70 kg en un ascensor que acelera a 2 m/s² hacia arriba: N=70(9,8+2)=826N = 70(9{,}8 + 2) = 826 N; la báscula marca 84,3 kg. Bajando con la misma aceleración: N=546N = 546 N, 55,7 kg.
¿Velocidad máxima en una curva de 50 m de radio si el rozamiento puede dar como mucho μ=0,8\mu = 0{,}8?μmg=mv2r⇒v=μgr=0,8⋅9,8⋅50=19,8\mu mg = m\frac{v^2}{r} \Rightarrow v = \sqrt{\mu g r} = \sqrt{0{,}8\cdot9{,}8\cdot50} = 19{,}8 m/s ≈ 71 km/h. Con lluvia (μ=0,4\mu = 0{,}4), solo 50 km/h.

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Errores frecuentes

  • Poner la normal siempre igual al peso. Cambia en planos inclinados, con fuerzas inclinadas y en ascensores.
  • Dibujar en un cuerpo fuerzas que actúan sobre otro. Acción y reacción van en diagramas distintos.
  • Añadir una “fuerza centrípeta” además de las reales. Es la resultante de las fuerzas hacia el centro.
  • Pensar que hace falta fuerza para mantener la velocidad. Hace falta para cambiarla; si se necesita empujar para ir a velocidad constante es porque hay rozamiento.
  • Usar cos⁡\cos donde va sen⁡\operatorname{sen} en el plano inclinado. Comprueba con α=0\alpha = 0: la componente paralela debe anularse.

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Preguntas frecuentes

Porque las dos fuerzas actúan sobre cuerpos distintos: el caballo tira del carro y el carro tira del caballo hacia atrás. Lo que decide si el caballo avanza es la fuerza que el suelo ejerce sobre sus cascos (rozamiento hacia delante), que es mayor que la que le hace el carro.
A velocidades cercanas a la de la luz (hay que usar la relatividad especial), a escala atómica (mecánica cuántica) y en sistemas de referencia que aceleran, donde hay que añadir fuerzas ficticias como la centrífuga o la de Coriolis.

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Temas relacionados

Calculadora de fuerza

F = m · a.

Rozamiento

Rozamiento estático y dinámico.

MRU y MRUA

Lo que pasa con la aceleración calculada.
Última modificación el 12 de octubre de 2026