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Unidad 3 - E.A. 1
LEYES DE NEWTON / TRABAJO Y ENERGÍA
Autor
Jairo Andrés Cardona Lindo
Competencias y Resultados de Aprendizaje
Ruta Metodológica
Introducción a la Temática
Enseñanzas
Resumen de la Temática
Glosario
Referencias
Leyes de Newton/Trabajo y Energía
Competencias y Resultados de Aprendizaje
Relaciona las leyes de Newton con el movimiento de un cuerpo, mediante el 
análisis de las fuerzas que actúan sobre él, para mejorar la construcción o 
remodelación de una obra civil.
Calcula el trabajo realizado para mover un cuerpo de una posición a otra en 
una obra civil, para diferenciar el concepto de trabajo con el de energía y 
potencia.
Interpreta el concepto de máquinas simples, para solucionar problemas de 
equilibrio en construcciones civiles.
Ruta Metodológica
Recomendaciones Generales: 
Apreciado estudiante, a continuación encontrará una serie de recomendaciones que le 
serán muy útiles para el desarrollo de lo propuesto en este espacio de aprendizaje: 
 No olvide…
Organizar su tiempo y lugar de trabajo
Participar de manera puntual y responsable en todas las
actividades propuestas
Ser autoexigente con su proceso formativo
Introducción a la Temática
 
 
 
En esta tercera unidad trataremos inicialmente las leyes fundamentales de la Física 
Mecánica, a saber: las tres leyes propuestas por Isaac Newton, basado en los trabajos 
de Galileo Galilei pues, en ellas, relaciona la fuerza y el movimiento. En tal sentido, aquí 
estudiaremos las leyes que nos explican por qué un cuerpo se encuentra en 
movimiento o en reposo relativo.
Posteriormente, revisaremos el concepto de energía, los tipos de energía, el trabajo y 
trataremos uno de los principios fundamentales de la naturaleza, el principio de la 
conservación de la energía.  
Así pues, las temáticas que se desarrollarán son las siguientes:
• Primera ley de Newton (equilibrio)
• Segunda ley de Newton (gravitación)
• Masa y peso
• Tercera ley de Newton
• Fuerza normal (rozamiento)
• Trabajo y potencia
• Maquinas simples
• Conservación de la energía
Con base en lo anterior, el objetivo de esta unidad es que aprendamos la 
fundamentación, desde la acción y la reflexión, mediante procesos de aprendizaje 
asertivos, mediante el uso de las herramientas tecnológicas para aclarar y reforzar los 
conceptos teóricos y prácticos que le permitan al estudiante apropiarse del 
conocimiento relacionado con las leyes de Newton, la energía, el trabajo y el principio de 
conservación de la energía.
Enseñanzas
Para poder desarrollar esta unidad inicialmente empezaremos conceptualizar la   fuerza, 
ya que sobre este concepto se encuentran descritas las tres Leyes de Newton de las 
cuales hablaremos. Ahora bien, según Saavedra (2008): una fuerza es toda acción que 
puede variar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo, o bien, producir 
deformación sobre él, esta se mide en el S.I en Newton (N), el cual equivale a  . De otro 
lado, diremos que las fuerzas se clasifican en: fuerzas de contacto y fuerzas a distancia.
Las fuerzas de contacto son aquellas en las que existe un contacto directo entre los 
cuerpos y las fuerzas a distancia, son las que ocurren cuando no existe el contacto directo 
entre los cuerpos.
Si queremos aprender más sobre estas fuerzas, descarguemos los siguientes PDF
Fuerza_De_Contacto.pdf 293.4 KB
en: https://articulateusercontent.com/rise/courses/
w6Hok7d_7I7CSy1_NRuJWmcfQIMHKV4b/OQAV6wsQU-nIw7Qm-
Fuerza_De_Contacto.pdf
Fuerza_a_Distancia.pdf 319.8 KB
en: https://articulateusercontent.com/rise/courses/
w6Hok7d_7I7CSy1_NRuJWmcfQIMHKV4b/IlBmXYzyPjZ6Rky5-
Fuerza_a_Distancia.pdf
https://articulateusercontent.com/rise/courses/w6Hok7d_7I7CSy1_NRuJWmcfQIMHKV4b/OQAV6wsQU-nIw7Qm-Fuerza_De_Contacto.pdf
https://articulateusercontent.com/rise/courses/w6Hok7d_7I7CSy1_NRuJWmcfQIMHKV4b/IlBmXYzyPjZ6Rky5-Fuerza_a_Distancia.pdf
https://articulateusercontent.com/rise/courses/w6Hok7d_7I7CSy1_NRuJWmcfQIMHKV4b/IlBmXYzyPjZ6Rky5-Fuerza_a_Distancia.pdf
https://articulateusercontent.com/rise/courses/w6Hok7d_7I7CSy1_NRuJWmcfQIMHKV4b/OQAV6wsQU-nIw7Qm-Fuerza_De_Contacto.pdf
https://articulateusercontent.com/rise/courses/
w6Hok7d_7I7CSy1_NRuJWmcfQIMHKV4b/OQAV6wsQU-nIw7Qm-Fuerza_De_Contacto.pdf
https://articulateusercontent.com/rise/courses/
w6Hok7d_7I7CSy1_NRuJWmcfQIMHKV4b/IlBmXYzyPjZ6Rky5-Fuerza_a_Distancia.pdf
Leyes de Newton
Ahora nos ocuparemos de estudiar cada una de las leyes naturales que formuló Sir Isaac 
Newton en 1687, las cuales constituyen la base de la Física Mecánica relacioando 
la fuerza y el movimiento.
Primera Ley de Newton
La primera Ley de Newton o también llamado Principio de Inercia, nos plantea lo siguiente: 
todo cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, si no actúa 
ninguna fuerza sobre él o si la fuerza neta que actúa sobre él es nula. (Saavedra, 2008). 
Esto lo podemos expresar de forma matemática como:
Si queremos saber más descarguemos los siguientes ejemplos:
Ejemplos.pdf 442.4 KB
en: https://articulateusercontent.com/rise/courses/
w6Hok7d_7I7CSy1_NRuJWmcfQIMHKV4b/ZGkv3iRGqyyuPkeU-Ejemplos.pdf
https://articulateusercontent.com/rise/courses/w6Hok7d_7I7CSy1_NRuJWmcfQIMHKV4b/OQAV6wsQU-nIw7Qm-Fuerza_De_Contacto.pdf
https://articulateusercontent.com/rise/courses/w6Hok7d_7I7CSy1_NRuJWmcfQIMHKV4b/IlBmXYzyPjZ6Rky5-Fuerza_a_Distancia.pdf
https://articulateusercontent.com/rise/courses/w6Hok7d_7I7CSy1_NRuJWmcfQIMHKV4b/ZGkv3iRGqyyuPkeU-Ejemplos.pdf
https://articulateusercontent.com/rise/courses/w6Hok7d_7I7CSy1_NRuJWmcfQIMHKV4b/ZGkv3iRGqyyuPkeU-Ejemplos.pdf
https://articulateusercontent.com/rise/courses/
w6Hok7d_7I7CSy1_NRuJWmcfQIMHKV4b/ZGkv3iRGqyyuPkeU-Ejemplos.pdf
 
 
 
Segunda ley de Newton
Esta ley de conoce también como la ley fundamental de la dinámica, y plantea la 
relación que existe entre la fuerza neta que es ejercida sobre un cuerpo y la aceleración 
 que este obtiene. Esta ley se puede expresar como: “si sobre un cuerpo actúa una única 
fuerza, aquél adquiere una aceleración que es tanto mayor cuanto menor sea la masa del 
cuerpo” (Mengual, 2006).
Esta ley la podremos expresar en términos matemáticos como:
Ahora trabajemos algunos ejemplos en los que podamos aplicar
la segunda ley de Newton (Descargar PDF).
Ejemplos_Segunda_Ley_de_Newton.pdf 271.8 KB
en: https://articulateusercontent.com/rise/courses/
w6Hok7d_7I7CSy1_NRuJWmcfQIMHKV4b/H4cMYcoMZkzwg-HN-
Ejemplos_Segunda_Ley_de_Newton.pdf
Ahora bien, también  es importante que relacionemos los conceptos estudiados en 
este espacio para relacionarlos con las obras civiles. Para ello, analicemos los 2 
videos que siguen y que ingresemos al simulador, para comprender mejor la segunda 
ley de Newton: 
https://articulateusercontent.com/rise/courses/w6Hok7d_7I7CSy1_NRuJWmcfQIMHKV4b/ZGkv3iRGqyyuPkeU-Ejemplos.pdf
https://articulateusercontent.com/rise/courses/w6Hok7d_7I7CSy1_NRuJWmcfQIMHKV4b/H4cMYcoMZkzwg-HN-Ejemplos_Segunda_Ley_de_Newton.pdf
https://articulateusercontent.com/rise/courses/
w6Hok7d_7I7CSy1_NRuJWmcfQIMHKV4b/H4cMYcoMZkzwg-HN-Ejemplos_Segunda_Ley_de_Newton.pdf
Ejemplo 3 –
En el siguiente video podemos encontrar un ejemplo de dos masas unidas por una 
cuerda que atraviesa una polea.
Academia Internet (2015, 05, 25). Calcular la aceleración de los bloques y la 
tensión dela cuerda, si no hay rozamiento. [Archivo de video]. Recuperado 
el 2020, 03, 04, en: https://www.youtube.com/watch?v=G4u-yHOgFc4 
Ejemplo 4 –
En el siguiente video podemos encontrar un ejemplo de un sistema que contiene 3 masas: 
Laracos Math (2019, 03, 31). Segunda ley de Newton. [Archivo de video]. Recuperado el 
2020, 03, 04, en: https://www.youtube.com/watch?v=cV6OrJ0MsSU
 Adicional a los ejemplos les proponemos el siguiente link donde pueden encontrar una 
simulación de la segunda ley de Newton:
Simulador Walter Fendt.de: https://www.walter-fendt.de/html5/phes/newtonlaw2_es.htm
Tercera ley de Newton
Por último la tercera ley de Newton, también conocida comola ley de acción y reacción 
nos plantea que “si un cuerpo ejerce una fuerza (acción) sobre otro, este produce otra 
fuerza de la misma intensidad (reacción), pero opuesta sobre el primero”(Saavedra, 2008).
En la siguiente figura podremos encontrar algunos ejemplos de los pares de fuerzas que 
nos plantea Newton como fuerza de acción y su respectiva fuerza de reacción.
https://articulateusercontent.com/rise/courses/w6Hok7d_7I7CSy1_NRuJWmcfQIMHKV4b/H4cMYcoMZkzwg-HN-Ejemplos_Segunda_Ley_de_Newton.pdf
https://www.youtube.com/watch?v=G4u-yHOgFc4
https://www.youtube.com/watch?v=cV6OrJ0MsSU
https://www.walter-fendt.de/html5/phes/newtonlaw2_es.htm
TRABAJO Y ENERGÍA
Trabajo
Comenzaremos definiendo el término trabajo, siendo este un concepto muy usado en 
nuestra vida cotidiana cuando nos referimos, por ejemplo, a las labores que 
desarrollamos tanto en el ámbito académico como en otros ámbitos.
Sin embargo, cuando lo definimos a partir de la física la connotación es diferente. Así 
pues, decimos que el trabajo es “el resultado de desplazar un cuerpo a cierta 
distancia” (Jaramillo, 2015).
Esto descrito en lenguaje matemático sería:
W=F·∆x, donde F es la fuerza que se aplica sobre un cuerpo y ∆x es el desplzamiento 
producido por la fuerza.
Aquí es importante decir que el trabajo es una magnitud escalar y las unidades en 
las que se mide en el S.I. es el Joule (J), que equivale a N·m. 
Cuando se aplica una fuerza F que forma un ángulo con la horizontal como se muestra 
en la siguiente figura
El trabajo es realizado por a componentede la fuerza en el eje x, que es la parte que va 
en el sentido del desplazamiento. Esto lo escribiremos como:
W=F·∆x·cosα
Convengamos, también, que si el trabajo nos da negativo. Esto significa que se realiza en 
contra del movimiento y que si es positivo, este se realiza en el sentido del movimiento. Por 
último, si una fuerza es perpendicular al movimiento, el trabajo que esta realiza es cero. 
Ahora mostraremos algunos ejemplos relacionados con el trabajo:
Ejemplo 1. (Tomado del libro Física I Aplicada a la construcción, Jaramillo, 2015) –
Calcular el trabajo que realiza un hombre que sube 20 sacos de cemento de 50 kg cada 
uno, hasta el tercer piso de una construcción situada a 8 m de altura con respecto a la calle.
Para resolver este ejercicio primero debemos calcular la fuerza que realiza el hombre, es 
decir el peso de los 20 sacos de cemento.
w=m·g
w=50·9,8=490 N, este es el peso de cada saco de cemento, luego como son 20, 
multiplicamos 20·490=9800 N que sería el peso total de los sacos de cemento. 
Luego calculamos el trabajo:
W=F·∆x=9800·8=78400 J
Ejemplo 2. (Tomado del libro Física I Aplicada a la construcción, Jaramillo, 2015) –
Para mover un bloque es necesario una fuerza de 40 N, inclinada a 30°. Calcular el 
trabajo que se ejerce cuando el bloque se desplaza 16 m. 
En este caso vemos que la fuerza aplicada forma un ángulo con la horizontal, por 
tanto como el bloque se mueve sobre la superficie horizontal, tendremos en cuenta 
la ecuación:
 
W=F·∆x·cosα
W=40·16·cos30
W=554,3 J
Ejemplo 3 –
En el siguiente video se presenta un ejemplo de trabajo realizado sobre un bloque que asciende
sobre un plano inclinado.
Hassan, S. (2015, 04, 3). Trabajo de una fuerza en plano. [Archivo de video]. 
Recuperado el 2020, 03, 04, en: https://www.youtube.com/watch?
v=g7GFcJZASNY
POT E N C I A MÁ Q UI N A S
https://www.youtube.com/watch?v=g7GFcJZASNY
Ahora hablaremos de las máquinas, las cuales son de suma importancia en cualquier 
trabajo de construcción, debido a que todas las herramientas, sencillas o complejas, pertenecen a 
algún tipo de ellas. De otro lado, las máquinas tienen el propósito de cambiar la magnitud o el 
sentido de una fuerza, pero no la cantidad de trabajo realizado. 
Las máquinas las podemos clasificar en simples y compuestas. Las simples “son aquellas que 
constan de partes elementales, tales como la polea y el torno” y las compuestas “son las que 
están formadas por varias máquinas simples, tales como los polipastos o aparejos” (Jaramillo, 
2015). 
Ahora bien, definiremos dos aspectos importantes en las máquinas, diremos que el esfuerzo es la 
fuerza que se ejerce sobre la máquina y la denotaremos por F, mientras que la resistencia es la 
fuerza ejercida por la máquina y la denotaremos como Q o en algunos casos se encuentra como 
R.
Otro aspecto importante en las máquinas tiene que ver con el concepto de ventaja mecánica 
(VM), la cual se define como la razón entre la resistencia y el esfuerzo, lo cual escribiremos así:
PO T E N C I A MÁQUIN AS
La palanca 1
Una palanca no es más que una barra que se encuentra fija y puede moverse sobre un punto 
de apoyo. A estas las podemos clasificar se acuerdo a la posición del punto de apoyo en: 
primer género, segundo género y tercer género.
a. Palancas de primer género
En este tipo de palancas el punto de apoyo se encuentra ubicado entre el esfuerzo y la 
resistencia, por ejemplo, como en los alicates, tenazas, tijeras.
La ecuación de equilibrio para esta palanca es: 
Y la ventaja mecánica es: 
b. Palanca de segundo género
En este tipo de palancas la resistencia se encuentra entre el punto de apoyo y la fuerza, 
como es el caso de la guillotina o la cizalla.
c. Palanca de tercer género
En este tipo de palancas la fuerza se encuentra entre el punto de apoyo y la resistencia, 
como es el caso de las pinzas o la pala cuando se está sacando tierra
La polea2
Una definición de polea es: “un disco móvil, acanalado en su circunferencia que gira 
alrededor de un eje central” (Jaramillo, 2015). Estas se pueden clasificar en: fija y móvil. 
Revisemos cada una de ellas:
a. Polea fija: en estas poleas el eje no cambia de posición al hacer girar la polea.
En este caso vemos que la Resistencia es igual a la Fuerza, es
decir F=R, por lo tanto, la polea fija lo único que permite es
cambiar la dirección de la fuerza.
b. Polea móvil: en estas poleas, tal como lo plantea Jaramillo (2015), la tracción aplicada
al cable origina el desplazamiento de la polea y de la armadura
En este caso vemos que la Resistencia es igual a la Fuerza, es
decir F=R, por lo tanto, la polea fija lo único que permite es
cambiar la dirección de la fuerza.
Polipastos o aparejos.3
Se denominan así las máquinas compuestas de varias poleas fijas y varias poleas móviles, esta 
combinación se hace con el fin de construir un sistema que posea una ventaja mecánica 
importante. Algunos de los más importantes son:
a. Aparejo factorial: en este sistema el número de poleas fijas es igual al número de poleas
móviles.
b. Aparejo potencial:  en este sistema se combina una polea fija con cualquier número de
poleas móviles.
El torno4
Un torno es una máquina compuesta de un cilindro que tiene en uno de los extremos una 
manivela cuyo radio de giro es mayor que el radio que tiene el cilindro.
b. Aparejo diferencial: en este sistema se combinan una doble polea fija, con radios distintos,
con una polea móvil, y enlazadas por una cadena cerrada.
Energía5
Por último, hablaremos del concepto de energía, tal como nos plantea Jaramillo (2015), es la 
capacidad que tienen los cuerpos para realizar un trabajo. Es así como cualquier cuerpo 
que realice un trabajo lo que hace es transferir energía, y es por ello que la energía se 
manifiesta de diferentes maneras y se transforma de una forma a otra.
Podemos entonces decir que para nuestro objeto de estudio es importante conocer el 
concepto de energía mecánica, la cual se manifiesta de dos maneras: la energía potencial, que 
puede ser gravitacional o elástica, y la energía cinética.
En el siguiente video podemos encontrar una explicación más amplia del concepto de 
energía mecánica y su transformación:
Video. Energia mecanica y su conservacion 
Cpech Canal O cial. (2019, 10, 14). Energia mecanica y su conservacion. [Archivo 
de video]. Recuperado el 2020, 03, 06, 
en: https://www.youtube.com/watch?v=MRxRc25Ev_E
VERVIDEO
https://www.youtube.com/watch?v=MRxRc25Ev_E
https://www.youtube.com/watch?v=MRxRc25Ev_E
https://www.youtube.com/watch?v=MRxRc25Ev_E
https://www.youtube.com/watch?v=MRxRc25Ev_E
Resumen de la Temática
https://aulasvirtuales.uniquindio.edu.co/RecDigital/FisicaMecanica/recursos/unidad3/U3_EA1_Descargable.pdf
Glosario
• Coeficiente de fricción o rozamiento: razón entre la fuerza de fricción y la fuerza normal entre
dos superficies. (Zitzewitz, 1999)
• Dinámica: estudio del movimiento de partículas bajo la acción de fuerzas. (Zitzewitz, 1999)
• Eficiencia: la razón entre el trabajo (o energía) rendido y el trabajo (o energía) invertido.
(Zitzewitz, 1999)
• Energía cinética: energía de un objeto debido a su movimiento. (Zitzewitz, 1999)
• Energía mecánica: suma de las energías potencial y cinética. (Zitzewitz, 1999)
• Energía potencial: energía de un objeto debido a su posición o estado. (Zitzewitz, 1999)
• Energía: propiedad sin sustancia capaz de provocar cambios en la materia. (Zitzewitz, 1999)
• Equilibrio: condición (traslacional) en la cual la fuerza neta sobre un objeto es cero. (Zitzewitz,
1999)
• Esfuerzo: fuerza que se ejerce sobre una máquina. (Zitzewitz, 1999)
• Fuerza neta: suma vectorial de las fuerzas de un objeto. (Zitzewitz, 1999)
• Fuerza: acción que acelera o deforma un objeto. (Zitzewitz, 1999)
• Fuerzas de acción-reacción: el par de fuerzas con igual magnitud y con direcciones opuestas
involucradas en una interacción. (Zitzewitz, 1999)
• Inercia: tendencia de un objeto de no cambiar su movimiento. (Zitzewitz, 1999)
• Máquina: dispositivo que cambia la fuerza necesaria para hacer trabajo. (Zitzewitz, 1999)
• Peso: fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto. (Zitzewitz, 1999)
• Rozamiento: fuerzas que se oponen al movimiento entre dos objetos en contacto. (Zitzewitz,
1999)
• Trabajo: producto de la intensidad de la fuerza por la distancia recorrida en su dirección.
(Zitzewitz, 1999)
• Ventaja mecánica: relación de la fuerza de resistencia a la fuerza de esfuerzo en una máquina.
(Zitzewitz, 1999)
Referencias
• Academia Internet (2015, 05, 25). Calcular la aceleración de los bloques y la tensión de la
cuerda, si no hay rozamiento. [Archivo de video]. Recuperado el 2020, 03, 04, en: https://
www.youtube.com/watch?v=G4u-yHOgFc4
• Hassan, S. (2015, 04, 3). Trabajo de una fuerza en plano. [Archivo de video]. Recuperado
el 2020, 03, 04, en: https://www.youtube.com/watch?v=g7GFcJZASNY
• Jaramillo, G. (2015). Física I Aplicada a la construcción. Armenia: Editorial Panamericana
• Laracos Math (2019, 03, 31). Segunda ley de Newton. [Archivo de video]. Recuperado el
2020, 03, 04, en: https://www.youtube.com/watch?v=cV6OrJ0MsSU
• Medina, D. (2011). Física I. Bogotá: Editorial Santillana S.A.
• Mengual, J. (2006). Física al alcance de todos. Madrid: Pearson Education S.A.
• Saavedra, O. (2008). Física 10. Bogotá: Editorial Santillana S.A.
• Sears, F., Zemansky, M. y Young, H. (1988). Física Universitaria. Wilmington: Addison-
Wesley Iberoamericana S.A.
• Walter Fendt.de (2020). Simulador: segunda ley de Newton. Recuperado el 2020, 03, 04,
en: https://www.walter-fendt.de/html5/phes/newtonlaw2_es.htm
 Bibliografía:
• Brand, Louis. (1959). Análisis vectorial. México: Compañía Editorial Continental, S.A.
• Bueche, F. J. y Hetch, E. (2007). Física general. Distrito Federal, México: McGraw Hill
• Burbano, S. (2015). Física General. Madrid, España: Editorial Tébar, S.L.
• Giancoli, D. (2008). Física para ciencias e ingeniería. México: PEARSON PRENTICE
HALL
• Hwei P. Hsu. (1969). Análisis Vectorial. New York, USA: Fondo Educativo
Interamericano, S.A. Jaramillo, G. (2015). Física I Aplicada a la construcción. Primera
Edición. Colombia: Panamericana
• Marion, Jerry B. (1981). Dinámica clásica de las partículas y sistemas. España:
Editorial Reverté, S.A.
• Murray R. Spiegel (1969). Análisis Vectorial. México: McGraw-Hill Book Company, Inc.
• Restrepo R., C.; Martínez Y., P; Villa Z. D. (2010). Matemáticas Complementarias.
Armenia, Colombia: Ediciones Elizcom.
• Serway, R. A. y Jewett, J. W. (2008). Física para ciencias e ingeniería. D. F, México:
Cengage Learning
• Sokolnikoff & Redheffer. (1958). Mathematics of Physics and Modern Engineering.
Tokyo, Japan: McGraw-Hill Book Company, Inc.
• Tipler, M. (2003). Física para la ciencia y la tecnología. Barcelona, España: REVERTE
• Young, H. D. y Freedman, R. A. (2009). Física universitaria volumen 1. Distrito
Federal, México: Addison-Wesley
UNIVERSIDAD 
DEL QUINDÍO 
UNIDAD DE VIRTUALIZACIÓN 
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