Leyes de la Dinámica y Movimiento

Inercia, Masa y Fuerza

Inercia: Tendencia de los cuerpos a mantener su estado de movimiento. Es una propiedad inherente a la materia, todos los cuerpos poseen inercia. Está caracterizada mediante la masa.

Newton: Es la fuerza que se debe aplicar a un cuerpo de 1 kg de masa para comunicarle una aceleración de 1 m/s².

Masa: Medida cuantitativa de la inercia de un cuerpo. Se expresa en kg.

La fuerza es la medida de la intensidad de la interacción que se produce entre cuerpos.

Momento lineal: Es la magnitud vectorial que caracteriza el estado de movimiento de un cuerpo (P = m.v) (Kg/ms).

Estado de Movimiento de los Cuerpos

• Los cuerpos muestran diferente tendencia a mantener el estado de movimiento.
• La descripción cinemática de los movimientos nos dice cómo es un movimiento, pero no dice las posibles modificaciones, que son objeto de estudio de la dinámica. En ella se definen los agentes que producen modificaciones en el estado de movimiento de los cuerpos.
• Esto nos indica que el estado de movimiento de los cuerpos debe definirse no solo por su velocidad sino también por su masa. Existen dos magnitudes que combinan masa y velocidad: la energía cinética y el movimiento lineal.

Leyes de la Dinámica

Las leyes de Newton dan una explicación global de los movimientos de los cuerpos cuyas dimensiones y velocidades se encuentran en el dominio de la mecánica clásica.

1ª Ley, Ley de Inercia

Teniendo en cuenta el concepto de movimiento lineal, esta ley conduce al enunciado del teorema de conservación del movimiento lineal: el movimiento lineal de un cuerpo o sistema aislado permanece constante. Este principio de inercia depende del observador, es decir, del sistema de referencia que se elija. Hay dos tipos de sistemas de referencia:

1. Sistemas de Referencia Inerciales: Están en reposo o se mueven con velocidad constante. En ambos casos se cumple por igual el principio de inercia.
2. Sistemas de Referencia No Inerciales: Están acelerados. En ellos no se cumplen las leyes de Newton del mismo modo que en los sistemas inerciales.

2ª Ley, Definición de Fuerza

El cambio del movimiento lineal de un cuerpo es proporcional a la fuerza que actúa y se produce en la dirección de dicha fuerza.

La variación del momento lineal en intervalos pequeños de tiempo adquiere forma diferencial (F = m.a). Dado que las fuerzas son magnitudes vectoriales, en los casos en los que actúen varias fuerzas sobre un cuerpo podrá determinarse la resultante de ellas y aplicar la 2ª ley a esta, es decir: ΣF = m.a

En la 2ª ley está implícita la 1ª (F = incremento de p / incremento de t).

3ª Ley, Principio de Acción Reacción

Cuando dos cuerpos interactúan se ejercen mutuamente fuerzas iguales y de sentidos contrarios.

Las fuerzas de acción-reacción actúan sobre cuerpos distintos, de lo contrario sería imposible modificar el movimiento de los cuerpos.

Conservación del Momento Lineal

El momento lineal de un sistema aislado permanece constante en el tiempo. El momento lineal antes y después del choque se conserva.

El momento lineal que ha perdido una partícula en la interacción lo ha ganado la otra, de forma que en su conjunto el momento lineal no ha cambiado.

Impulso y Cantidad de Movimiento

Impulso mecánico (I) de una fuerza es el producto de la fuerza por el tiempo que esta actuando sobre un cuerpo. El impulso mecánico produce una variación del momento lineal de un cuerpo (I = incremento de p = m.(v – v inicial)).