Dínamica

C U R S O: FÍSICA COMÚN MATERIAL: FC-05 DINÁMICA I
En cinemática estudiamos los movimientos sin indagar cuáles son sus causas. En este capítulo vamos a iniciar el estudio de la Dinámica, procurando contestar preguntas como: ¿Qué es lo que produce el movimiento? ¿Es necesario algo específico para que se conserve? ¿Cuáles son las variaciones observadas en un movimiento? Hace aproximadamente tressiglos, el famoso físico y matemático inglés Isaac Newton (1642- 1727) con base en sus observaciones y las de otros científicos, formuló tres principios que son fundamentales para contestar tales preguntas y para la resolución de otros problemas relacionados con los movimientos, y que reciben el nombre de “leyes del movimiento”. Estos principios constituyen los pilares de la Mecánica, y fueronenunciados en la famosa obra de Newton titulada Principios Matemáticos de la Filosofía Natural. Concepto de Fuerza Cuando realizamos un esfuerzo muscular para empujar o levantar un objeto estamos comunicando una fuerza; una locomotora ejerce una fuerza para arrastrar los vagones del tren; un chorro de agua ejerce una fuerza para hacer funcionar una turbina, etc. Así todos tenemos intuitivamente laidea de lo que es fuerza. Analizando los ejemplos que acabamos de citar, es posible concluir que una fuerza queda bien definida cuando especificamos magnitud, dirección y sentido. En otras palabras una fuerza es una magnitud vectorial. La unidad de medida de fuerza en el SI es el Newton (N)
1N = 1Kg ⋅ m s2

Algunas Fuerzas Importantes
→ i) Fuerza Peso ( P ) : Fuerza que se ejerce sobre un cuerpomaterial por efecto de la atracción gravitacional de otro cuerpo (por lo común, la Tierra). La fuerza Peso (o de atracción de la Tierra), así como las fuerzas eléctricas o fuerzas magnéticas (por ejemplo, fuerza de un imán sobre un clavo) son ejercidas sin que haya necesidad de contacto entre los cuerpos, a esto se le denomina acción a distancia. Con esto se confirma, que todo cuerpo en presenciade gravedad, está sometido a una fuerza Peso.

g

m

P=m·g fig. 1

m: masa del cuerpo g: aceleración de gravedad, su valor aproximado es 9,8 m/s2, nosotros en general usaremos el valor 10 m/s2

→ ii) Fuerza Normal ( N ) : es la fuerza que ejerce una superficie cualquiera sobre un cuerpo. Siempre actúa perpendicular a la superficie.

N

N

fig. 2

fig. 3

→ iii) Tensión ( T ) :es la fuerza que ejerce una cuerda sobre un cuerpo.

T

m

fig. 4

Nota: las cuerdas en el análisis de problemas son ideales, o sea, se desprecia su masa y son inextensibles.

Ejemplo: 1. Suponga que un tenista golpea con la raqueta una pelota de tenis, la cual sale directamente hacia delante y paralela al suelo. Si no se toma en cuenta la resistencia del aire, ¿cuál es el sentido de lafuerza neta que actúa sobre la pelota después que deja la raqueta? A) B) C) D) E) Directamente hacia delante. Directamente hacia abajo. Cero. Hacia delante y un poco hacía abajo. Hacia abajo y un poco hacia atrás.

2

iv) Fuerza de fricción: Consideremos un bloque apoyado en una superficie horizontal. Si el cuerpo está en reposo, las fuerzas que actúan sobre él tienen resultante nula, o sea,su peso es igual en magnitud con la fuerza normal de la superficie (figura 5). Supongamos ahora que una persona empuja o tira del bloque con una fuerza F (figura 6) y que el cuerpo continua en reposo. Entonces la resultante de las fuerzas que actúan sobre el bloque sigue siendo nula. Debe existir una fuerza que equilibre a F. Este equilibrio se debe a la acción ejercida por la superficie sobre elbloque, que se denomina fuerza de fricción (o rozamiento) fr . La fuerza de roce siempre se opone a la tendencia al movimiento de los cuerpos sobre una superficie, y se debe, entre otras causas, a la existencia de pequeñas irregularidades en la superficie de contacto. N N

fr

F

P fig. 5

P fig. 6

Si aumentamos el valor de F y vemos que el bloque sigue en reposo, podemos concluir...