La dinámica estudia el movimiento de los cuerpos y las causas que lo producen. Las leyes de Newton describen los fundamentos de la dinámica: la primera ley establece que un cuerpo permanece en reposo o movimiento uniforme a menos que actúe una fuerza externa, la segunda define la fuerza como la masa por la aceleración, y la tercera establece que a cada acción corresponde una reacción igual y de signo opuesto. Existen cuatro fuerzas fundamentales en la naturaleza: gravitatoria, electromagnética,
2. Fenomenología
La dinámica estudia la causa del
movimiento
Hechos observacionales
El movimiento de un cuerpo es el resultado de
su interacción con otros.
La masa inercial de un cuerpo es una propiedad
que determina cómo cambia su velocidad al
interaccionar con otros cuerpos.
La interacción afecta por igual a los dos
cuerpos ( acción-reacción)
3. Las Leyes de Newton
•I Ley : Ley de inercia
Todo cuerpo permanece en su estado de
reposo o movimiento uniforme a menos
que sobre él actúe una fuerza externa.
•II Ley : Definición de fuerza
La fuerza es igual a la masa por la
aceleración producida en el cuerpo.
•III Ley : Ley de acción-reacción
Por cada acción hay una reacción igual y
de signo opuesto.
4. I. Ley de Inercia y
conservación del momento lineal
Sistema de referencia inercial : conjunto de
coordenadas que se mueve a velocidad constante.
Ley de conservación del momento lineal : si la fuerza
total que actúa sobre un cuerpo en nula, su momento
lineal se conserva.
r dp r
r r
p = mv F =
dt
r r
F = 0 ⇒ p = cte
Una partícula libre se mueve con velocidad
constante.
5. II. Ley: Fuerza y Masa.
Masa : propiedad intrínseca de un cuerpo que
mide su resistencia a la aceleración. r
r dp r
Posibilidad de definir una masa patrón. F= =ma
La unidad de masa es el kg. dt
La fuerza es un vector proporcional a la
aceleración que produce en un cuerpo.
1 Newton (N) : es la fuerza necesaria para producir
una aceleración de 1m/s2 en un cuerpo de 1 kg.
6. III. Ley de acción y reacción
Fuerza = interacción entre dos objetos : Dos
objetos que interaccionan ejercen fuerzas entre sí.
Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B,
entonces B ejerce sobre A una fuerza de igual
magnitud y dirección opuesta. FA + FB = 0
7. Fuerzas fundamentales de la
naturaleza (1)
Fuerza Actúa sobre Alcance
(acción a
distancia)
Gravitatoria Cuerpos con largo
masa
Electromagnética Partículas largo
cargadas
Fuerza débil Casi todas Corto
las (interior
partículas nucleón)
Fuerza fuerte quarks Corto
( interior
núcleo)
8. Fuerzas fundamentales de la
naturaleza (2)
La fuerza gravitatoria hace
que los planetas giren en torno
a una estrella o que los objetos
caigan.
La fuerza electromagnética
mantiene cohesionados átomos,
moléculas y sistemas
macroscópicos.
La fuerza débil es la responsable
de la transformación de unas partículas
en otras (ej: protón en neutrón).
La fuerza fuerte mantiene
unido al núcleo atómico.
9. Fuerzas de contacto.
Son de origen electromagnético debidas a
interacciones entre las moléculas de cada objeto.
1. Objetos deslizándose sobre superficies
Fuerza Normal : fuerza perpendicular a una
superficie que se opone a su deformación.
Fuerza de rozamiento: fuerza paralela a una
superficie que se opone al movimiento de un
cuerpo sobre ella.
10. Fuerzas de contacto.
También son de origen electromagnético las fuerzas que cohesionan las
moléculas de sólidos, líquidos o gases. Se tienen expresiones para
velocidades y desplazamientos pequeños. F = −κη v + mg
2. Fuerzas de fricción en fluidos mg − t
κη
v= 1 − e m
Ley de Stokes : Los fluidos ( líquidos o gases) κη
también se oponen al movimiento de los cuerpos a
su través Velocidad
F = −κηv del objeto
Coeficiente de fricción
del objeto Viscosidad del fluido
3. Fuerzas elásticas
Ley de Hooke : Un muelle ( o cuerda elástica)
se opone a su deformación.
F = −k x
Constante elástica
del muelle
Desplazamiento x = A cos(ω t + δ )
ϖ = km