Dinámica

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La dinámica es la parte de la física que estudia el movimiento que adquieren los cuerpos bajo la acción de fuerzas. Del mismo modo que hay muchos tipos de fuerzas, hay también diferentes tipos de movimientos producidos por ellas. La dinámica resuelve dos tipos de problemas. Por un lado, permite calcular qué fuerza se necesita para producir un determinado movimiento y, por otro lado,conociendo la fuerza que actúa, determinar el movimiento que producirá.

Fue el físico y matemático inglés Isaac Newton quien formuló, en el siglo XVII, las leyes fundamentales de la dinámica, que se conocen también como leyes de Newton.

PRIMERA LEY DE NEWTON O PRINCIPIO DE INERCIA

Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme, si no actúa sobre él no actúaninguna fuerza, que modifique dicho estado.

La primera parte de este enunciado es fácil de entender. La propia experiencia nos dice que si un cuerpo está en reposo y sobre él no actúa ninguna fuerza, permanecerá de este modo.

Para explicar la segunda parte, el físico, y astrónomo italiano Galileo Galilei (1564 – 1642) razonaba del siguiente modo: Cuando un cuerpo desciende por un planoinclinado, comprobamos que su velocidad aumenta; si, por el contrario asciende por el plano, su velocidad se va disminuyendo; y si el plano es horizontal, la velocidad no aumentara ni disminuirá, se mantendrá constante (ver figura).

constante

Todos sabemos que un cuerpo moviéndose sobre un plano horizontal acaba parándose, porque siempreexisten fuerzas de rozamiento entre el cuerpo y la superficie que lo frenan. Pero, si pudiéramos conseguir una superficie perfectamente lisa, sin el más mínimo rozamiento, el cuerpo se movería indefinidamente con la misma velocidad.

La primera ley de Newton se conoce también como principio de inercia. Definimos la inercia como la resistencia de un cuerpo a los cambios en su movimiento. Cuandoviajamos en autobús y el vehiculo frena, la inercia de nuestro cuerpo tiende a seguir en movimiento. La inercia depende de la masa; un objeto de masa grande tiene mucha inercia.

SEGUNDA LEY DE NEWTON O PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA DINÁMICA

Siempre que sobre un cuerpo actué una fuerza, se producirá una aceleración en la misma dirección y sentido que la fuerza. El valor de la aceleración esdirectamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa del cuerpo.

Si aplicamos un cuerpo de masa m una fuerza F, el cuerpo se moverá con una aceleración a; si la fuerza es 2F, la aceleración tendrá un valor 2a; a 3F le corresponderá aceleración 3a , etc. Comprobamos que hay una relación constante entre la fuerza y la aceleración, que esprecisamente el valor de la mas m del cuerpo: F/a = m.

Esta expresión, que escribiremos normalmente como F=m*a, es la formula matemática de la segunda ley.

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UNIDADES DE FUERZA

Ya sabemos que la unidad de fuerza en el SI es el newton (N). La segunda ley de Newton nos ayudará ahora a definirla. Si tenemos en cuenta que en el SIla masa se mide en kg, y la aceleración en m/s2, la unidad de fuerza se obtendrá aplicando la ecuación F=m*a, es decir, 1N = 1kg*1m/s2.

Un newton es la fuerza que aplicada a una masa de 1 kg le produce una aceleración de 1 m/s2. Otra unidad habitual para medir fuerzas es la del ST, llamada kilopondio (kp). Vamos a encontrar la relación entre las dos. Si un cuerpo de 1 kg cae, la fuerza que lehace caer es su peso, 1 kp, y adquiere una aceleración que es la gravedad g =9,8 m/s2. Como las fuerzas y las aceleraciones son proporcionales, tendremos que: 1 kp/1 N = 9,8 m/s2/1 m/s2, y por tanto: 1 kp = 9,8 N.

En el sistema cgs, la unidad de fuerza se llama dina (dyn), y se define como la fuerza que aplicada a un cuerpo de 1 g produce una aceleración de 1 cm/s2, o sea: 1 dyn =1 g . 1cm/s2....