Dinamica

Tema 4
Dinámica

Fuerza
Fuerza es lo que produce cualquier cambio en la velocidad de un objeto
Una fuerza es lo que causa una aceleración

La fuerza neta es la suma de todas las fuerzas que actúan sobre el objeto
También se conoce como fuerza total o fuerza resultante

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Clases de fuerzas
Las Fuerzas de contacto suponen el contacto físico entre dos objetos Los campos de fuerzasactúan incluso en el vacío
No es necesario el contacto físico

Las fuerzas son

vectores

Primera ley de Newton
Si un objeto no interacciona con otros objetos, es posible identificar un sistema de referencia en el que el objeto tiene aceleración nula
Se conoce como Principio de inercia Define un conjunto especial de sistemas de referencia conocidos como sistemas inerciales

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Sistemasinerciales
Cualquier sistema de referencia que se mueve con velocidad constante con respecto a un sistema inercial es también un sistema inercial Un sistema de referencia que se mueve con velocidad constante con respecto a las estrellas lejanas es la mejor aproximación a un sistema inercial
Podemos considerar a la Tierra como un sistema inercial aunque tiene una pequeña aceleración centrípetaasociada a su movimiento de rotación

Primera ley de Newton (alternativa)
En ausencia de fuerzas externas, y visto desde un sistema inercial de referencia, un objeto en reposo continuará en reposo y un objeto en movimiento continuará en movimiento con velocidad constante
Describe lo que ocurre en ausencia de fuerzas También nos dice que si no hay fuerzas actuando sobre el objeto, la aceleracióndel objeto es nula.

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Segunda ley de Newton
Cuando se refiere a un sistema inercial, la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta actuando sobre él e inversamente proporcional a su masa
La fuerza es la causa del cambio en el movimiento, medida por la aceleración

Algebraicamente,

ΣF = ma

Momento lineal
Definimos el momento lineal, p, como

p = mv
esdecir, el producto de la masa y la velocidad de un objeto

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Segunda ley de Newton (alternativa)
Con la definición de momento lineal, podemos escribir la segunda ley de Newton de la siguiente forma:

ΣF =

dp d (mv ) = dt dt dv = ma dt

si la masa, m, es constante, entonces:

ΣF = m

Principio de conservación del momento lineal En ausencia de fuerzas externas, el momento linealse conserva:

ΣF = 0 =

dp ⇒ p = Cte dt

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Unidades de Fuerza

Tercera ley de Newton: Principio de acción y reacción
La fuerza F12 que ejerce el objeto 1 sobre el objeto 2 es igual en módulo, tiene la misma dirección y sentido contrario que la fuerza F21 ejercida por el objeto 2 sobre el objeto 1 F12 = - F21

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Ejemplo de acción - reacción
La fuerza normal, n, que la mesa ejercesobre el monitor es la reacción a la fuerza que el monitor ejerce sobre la mesa. La fuerza de acción (Fg, de la Tierra sobre el monitor) tiene el mismo módulo y dirección, pero sentido opuesto a la fuerza de reacción, que ejerce el monitor sobre la Tierra.

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Momento de fuerzas (o torque)
El momento de fuerzas, τ, es la tendencia de una fuerza a hacer rotar un objeto alrededor de algún ejeEl momento de fuerzas es un vector Algebraicamente,
F es la Fuerza

τ = r×F

r es el brazo de aplicación

Momento de fuerzas, cont
El brazo del momento, d, es la distancia perpendicular desde el eje de rotación, O, a la línea tangente a la dirección de la Fuerza
d = r sen Φ

Así, el módulo del momento de fuerzas es
τ = F d = F r sen Φ

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Momento de fuerzas, final
La componentehorizontal de la fuerza (F cos φ) no produce una rotación La unidades del momento de fuerzas en el S.I. son el N m, aunque son completamente distintas a las del trabajo o la energía (no se pueden escribir como Julios) El momento de fuerzas tendrá dirección
Perpendicular a r y a F. Sentido determinado por el sentido de avance del sacacorchos haciendo tender r a F

Momento de fuerzas neto...