Dinámica

Parte de la mecánica que estudia el movimiento de los cuerpos en relación con la causa que produce esos movimientos, que son las fuerzas.

Fuerza

Toda aquella causa capaz de deformar un cuerpo o de modificar su estado de reposo o movimiento, es una magnitud vectorial y se puede expresar su módulo en tres sistemas: cegesimal, internacional y técnico.

Como es una magnitud vectorial, tiene módulo, dirección y sentido, y las unidades con que se mide ya están dadas.

Centro de Masas y Centro de Gravedad de un Cuerpo

El centro de masa de un cuerpo es el punto donde se supone que está concentrada toda la masa del cuerpo. El peso del cuerpo es la fuerza de dirección vertical y dirigida al centro de la Tierra que está aplicada en un punto llamado centro de gravedad. En aquellos cuerpos donde la densidad es la misma en todos sus puntos, el centro de masa y de gravedad coinciden. Las fuerzas que se aplican al cuerpo se consideran fuerzas aplicadas al centro de masa de ese cuerpo.

Partícula

Es una masa puntual, o sea, una masa concentrada en un punto. Como consecuencia de esta definición, como cada cuerpo tiene un centro de masa donde está concentrada toda su masa, podemos considerar a los cuerpos como partículas a efecto dinámico.

Cantidad de Movimiento

La cantidad de movimiento de una partícula es una magnitud vectorial que se designa por P y que es igual a la masa por la velocidad de la partícula.

P = m ⋅ V → kg m/s

Impulso Mecánico

Magnitud vectorial que se designa por I y es igual a la fuerza que actúa sobre la partícula por el tiempo.

I = F ⋅ t

Leyes de Newton

1^er Principio de Newton: Principio de Inercia

Si sobre un cuerpo no actúa fuerza o la resultante de las que actúan es 0, el cuerpo estará en reposo o en movimiento rectilíneo y uniforme.

2º Principio de Newton: Principio de Acción

Si sobre una partícula actúa una fuerza, la partícula adquiere una aceleración. Esta es directamente proporcional a la fuerza aplicada e inversamente proporcional a la masa de la partícula (si actúan más fuerzas es el sumatorio de ellas).

Peso

Es una fuerza de dirección vertical y sentido hacia el centro de la Tierra donde la aceleración es g.

3^er Principio de Newton: Principio de Acción y Reacción

Si sobre una partícula actúa una fuerza, la partícula responde con una fuerza de la misma dirección y módulo, y de sentido contrario a esta.

Sistemas de Partículas

Sistema de Partículas

Conjunto de partículas que es objeto de nuestro estudio. El espacio que rodea al sistema recibe el nombre de entorno.

Fuerzas Internas

Son aquellas que ejercen unas partículas sobre otras (bolas de billar). En estas fuerzas se aplica el 3^er principio de Newton de tal manera que si una partícula ejerce una fuerza sobre otra, la otra responde con una de módulo igual y sentido contrario, de manera que ambas fuerzas se anulan. Como conclusión, las fuerzas internas en un sistema de partículas se anulan entre sí.

Fuerza Externa

Son aquellas fuerzas que ejerce el entorno sobre las partículas del sistema.

Tipos de Fuerzas

Fuerza de Rozamiento

Es una fuerza que se opone al movimiento y en la que su módulo depende de dos factores: de la fuerza normal y de la naturaleza de su superficie (coeficiente de rozamiento, puede ser estático y dinámico).

Tensiones

Cuando dos cuerpos se enlazan con una cuerda y actuamos en uno de ellos con una fuerza, la cuerda se tensa y actúa arrastrando al segundo cuerpo. La fuerza que arrastra al cuerpo es debido a la tensión que tiene la cuerda, por tanto, la fuerza de acción en el segundo cuerpo es la tensión. En el extremo opuesto de la cuerda, por el principio de acción y reacción, se origina otra tensión igual y de sentido contrario.

Fuerza Centrípeta

Se produce cuando la partícula lleva un movimiento circular y aparece una aceleración llamada normal o centrípeta, que es un vector de dirección radial y sentido al centro de giro.

Fuerza Gravitatoria

Es la fuerza ejercida por una partícula sobre otra debido a sus masas. La magnitud de esta fuerza viene medida por la ley de gravitación universal (si tenemos dos masas puntuales en el espacio separadas una distancia r, la fuerza que ejerce una masa sobre otra es una fuerza atractiva).

Campo Gravitatorio

Se define el campo gravitatorio creado por una masa m en un punto como la fuerza por unidad de masa que ejerce esa masa m en ese punto.

Fuerza Elástica

Se define cuando a un cuerpo se le somete a una fuerza y este se deforma. Puede ocurrir que al cesar la fuerza deformante, recupere completamente su forma inicial, se dice que es un cuerpo con comportamiento elástico. Si el cuerpo no recupera su forma original se dice que es un cuerpo plástico.

Trabajo

Es una magnitud escalar, se designa por W y las unidades son el julio en el Sistema Internacional. Para definir el trabajo consideramos a una partícula que se mueve en el espacio describiendo una trayectoria. En un punto de la trayectoria, si consideramos un diferencial de tiempo, el vector desplazamiento de esa partícula será también un diferencial y que coincide con la trayectoria. Sobre esa partícula actúa una fuerza F que forma un ángulo φ con el vector desplazamiento.