Bachiller

CAPÍTULO 4

DINÁMICA DE LA PARTÍCULA





4.1 Introducción

Se entiende por dinámica al estudio de las causas del movimiento.

Las leyes que describen el movimiento de un sistema más grande que un átomo, moviéndose con velocidades de magnitud mucho menor que la de la luz, están contenidas en las denominadas leyes de Newton del movimiento.

Tales leyes, de unasimpleza extraordinaria, y de gran belleza, permiten dar cuenta del movimiento de pequeños y grandes cuerpos, de fluidos, de resortes, cargas eléctricas tanto como del movimiento de los cuerpos celestes.

Se citan como uno de los grandes logros de la humanidad, puesto que no solo logró unificar la explicación de movimientos celestes y terrestres, sino que durante mucho tiempo fueronconsiderados como la explicación de los hechos fundamentales del universo.

Con la publicación del magnífico libro “Principios Matemáticos de Filosofía Natural” conocido como Principia, Newton proporciona las bases fundamentales de la denominada Mecánica Clásica.
4.2 Leyes de Newton.


4.2.1 Primera ley de newton:

NOTA: En toda la discusión que sigue, cuando sehable de cuerpos, se entenderán como partículas, a objeto de no considerar sus deformaciones (salvo en el caso de los resortes) ni su movimiento de rotación.

Basado en el trabajo de Galileo, Newton sostiene que un sistema abandonado a si mismo en un sistema aislado debe tener velocidad constante.

Newton en cambio, sostiene que un sistema aislado puede estar en reposo (velocidad demagnitud constantemente cero) o moviéndose con velocidad constante (velocidad de magnitud y dirección constante, MUR).

En consecuencia, no se podría diseñar experimento alguno en el interior del sistema que permitiera distinguir el reposo del MUR (ver fig. 4.1 y 4.2.)

Esta afirmación contiene el concepto de inercia expresado por Galileo: “inercia es la tendencia natural deun objeto de mantener su reposo o su movimiento uniforme en línea recta”.



Por tanto, cualquier cuerpo que esté en reposo o se esté moviendo con velocidad constante, se dice que está en estado inercial.

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Fig 4.1 Una persona trabajando en un escritorio en reposo respecto de la calle


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Fig 4.2 La misma persona no sentiría diferenciasi estuviera encima de un camión que se mueve con velocidad constante (en una carretera rectilínea y plana)


Newton define el concepto de masa como una forma de medir la inercia, lo que representa una gran contribución puesto que explica que un cuerpo que tiene mas masa posee una mayor inercia y por consiguiente una mayor capacidad de oponerse a un cambio en su velocidad.Fig 4.3 Un camión tiene más inercia que un automóvil



Newton introduce también el concepto de fuerza, como todo aquello que es capaz de sacar al cuerpo de este equilibrio.
La idea de que un cuerpo puede estar en equilibrio no solo cuando está en reposo sino también cuando se está moviendo con velocidad constante fue largamente resistida, puesto que el pensamientode Aristóteles establecía que “el estado natural de los cuerpos era el reposo”.

Esta idea no es equivocada, sino en cuanto restringe al reposo las posibilidades de equilibrio.

La observación Aristotélica de un cuerpo deteniéndose luego de dejar de empujarlo parece confirmar su opinión, la que solo es descartada a la luz de las indicaciones de Galileo de considerar la fuerza de roce en elanálisis.


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Fig 4.4 Un cuerpo se mueve mientras es empujado.
Si se deja de empujar se detiene debido a la acción de la fuerza de roce entre el bloque y la superficie de apoyo.

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Fig 4.5 Sin embargo, se detiene más lejos si las superficies son más pulidas. Esto es debido a que la fuerza de roce es de menor magnitud



Un análisis de fuerzas mejora...