Leyes de Newton, Trabajo, Ondas y Oscilaciones

Relacion 3:

-Las leyes de Newton son válidas solo en sistemas de referencia inerciales.

Fuerzas y desplazamiento

Las fuerzas no son la causa del desplazamiento. Por tanto, no siempre deben existir fuerzas en la dirección del vector desplazamiento.
Las fuerzas causan deformaciones en el movimiento.

-La fuerza normal entre dos superficies y el rozamiento son resultado de interacciones de átomos.

Rozamiento estático

La fuerza de rozamiento estático no tiene un valor constante, puede variar entre cero y un valor límite aproximadamente igual al módulo de la fuerza normal multiplicado por el coeficiente de rozamiento estático.

-Las fuerzas de acción y reacción no pueden estar aplicadas al mismo cuerpo.

Relacion 4:

-Para una fuerza constante y un movimiento rectilíneo, el trabajo se puede calcular como el producto escalar del vector fuerza por el vector desplazamiento.

Trabajo y energía

Las fuerzas perpendiculares al vector desplazamiento no realizan trabajo.
El trabajo es positivo cuando el ángulo que forman los vectores fuerza y desplazamiento es menor de 90º, y negativo cuando dicho ángulo es mayor de 90º.
El trabajo neto realizado por la suma de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo se invierte en variar la energía cinética.
Se dice que una fuerza es conservativa si el trabajo que realiza no depende de la trayectoria seguida, sino únicamente de los puntos inicial y final.

Relacion 5:

-El centro de masas de un sistema se mueve como si la masa total estuviese concentrada en él y allí actuase la resultante de todas las fuerzas externas aplicadas al sistema.

Cantidad de movimiento

Un cambio brusco de la cantidad de movimiento implica una fuerza neta grande.
Para que se conserve la cantidad de movimiento en un sistema de partículas, la resultante de las fuerzas externas que actúan sobre él ha de ser igual cero.
En un choque, la energía cinética se conserva sólo a veces.
En un choque, las fuerzas internas son mucho mayores que las fuerzas externas y, por tanto, podemos afirmar que la cantidad de movimiento se conserva.
Si en un choque se disipa energía en forma de calor la energía cinética no se conserva.

Relacion 6

-En un sólido rígido que gira, todas las partículas barren el mismo ángulo en el mismo tiempo.

Momentos de inercia

Los momentos de torsión respecto a diferentes puntos de un eje tienen la misma componente a lo largo del eje.
Para que un sólido rígido esté en equilibrio, deben anularse todas las fuerzas externas que actúan sobre él y todos los momentos de torsión de esas fuerzas.
Cuando calcule momentos de inercia debe tener presente que esta magnitud depende del eje de giro que esté considerando.
En los movimientos de rodadura, la energía cinética se puede descomponer en energía cinética de traslación del sólido como un todo, y energía cinética de rotación en torno al eje de giro que pasa por su centro de masas.
Cuando un cuerpo rueda sin deslizar el centro de masas se desplaza una longitud igual al arco girado.
Cuando un cuerpo rueda sin deslizar los puntos del objeto rodante pasan por el punto de contacto con el suelo con velocidad cero. Por esa razón, el rozamiento en esos puntos es estático, y la fuerza de rozamiento no realiza trabajo.

Relacion 7

-Para que sistema ejecute movimientos periódicos es necesario que tenga una posición de equilibrio estable, y que al separarse de esa posición aparezca una fuerza recuperadora que trate de devolverlo a esa posición.

Movimiento armónico simple

El periodo es el tiempo necesario para realizar una oscilación completa.
La frecuencia es el número de oscilaciones por unidad de tiempo.
El MAS es la proyección de un movimiento circular uniforme sobre un eje diametral.
Una propiedad del MAS es que la aceleración es proporcional a la distancia de separación de la posición de equilibrio.
Un muelle obedece la ley de Hooke si el alargamiento es proporcional a la fuerza aplicada.
En el MAS, el periodo no depende de la amplitud.
Una propiedad del MAS rotatorio es que la aceleración angular es proporcional al ángulo de separación de la posición de equilibrio.
En una oscilación libre, la frecuencia de oscilación depende de las características intrínsecas del sistema. En las oscilaciones forzadas, la frecuencia de oscilación coincide con la frecuencia de la perturbación externa.

Ondas

Una onda es una perturbación que se propaga por el espacio.

Características de las ondas

El medio por el que se propagan las ondas mecánicas es físico. Estas ondas no pueden propagarse por el vacío.
Las ondas magnéticas pueden propagarse por el vacío porque los campos eléctricos y magnéticos pueden propagarse por el vacío.
Las ondas armónicas de caracterizan porque pueden describirse por funciones seno o coseno con una frecuencia bien definida.
En las ondas transversales la dirección de la vibración es perpendicular a la dirección de propagación. En las ondas longitudinales la dirección de la vibración es paralela a la dirección de propagación.
Una forma útil de describir la energía transportada por una onda tridimensional es el concepto de intensidad que se define como la rapidez media con la que la onda transporta energía, por unidad de superficie, a través de una superficie perpendicular a la dirección de propagación.
Si las ondas se propagan igualmente en todas las direcciones a partir de la fuente, como ocurre en las ondas esféricas, la intensidad es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia a dicha fuente.
Si dos o más ondas se superponen en la misma región del espacio, el efecto resultante se denomina interferencia. Si las fases de las ondas incidentes difieren en un múltiplo entero de 2pi, las amplitudes de las ondas se suman y la interferencia será constructiva. Si las fases difieren un múltiplo impar de 2pi, las amplitudes se restan y la interferencia será destructiva.
Cuando se produce la interferencia de dos ondas con igual amplitud, frecuencia, fase y dirección propagación y sentido contrario se produce una interferencia conocida como onda estacionaria. El patrón de dicha onda se caracteriza por tener puntos que nunca se mueven denominados nodos separados por una distancia de media longitud de onda. A medio camino entre los mismos hay unos puntos llamados antinodo donde la amplitud del movimiento es máximo.

Amortiguamiento

Subamortiguado: Cuando la fuerza retardadora es pequeña, es decir cuando b/2m₀, se conserva el carácter oscilatorio pero la amplitud disminuye con el tiempo hasta detenerse. Críticamente amortiguado: Cuando b/2m= W₀, el sistema no oscila. Una vez se suelta del reposo, el sistema se aproxima a su posición de equilibrio, pero no pasa por ella. Sobreamortiguado: Cuando b/2m> W₀,el sistema se aproxima a su posición de equilibrio, empleando más tiempo.