modulo de fisica general

Londoño - Introducción a la mecánica

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3.5 APLICACIÓN DE LAS LEYES DE NEWTON.
DE DINÁMICA

PROBLEMAS

En el estudio del movimiento de una partícula, es decir de un cuerpo (o conjunto de cuerpos)
idealizable como un punto material, es de fundamental importancia la consideración de
algunos aspectos que vamos a señalar.
Definir el sistema mecánico.

Diagrama de fuerzas

Definir,o, como se dice a veces, aislar el sistema mecánico, es determinar con claridad cuál es
el cuerpo (o conjunto de cuerpos) cuyo movimiento va a estudiarse. Consiste en precisar
cuáles porciones de materia, qué objetos, forman parte del sistema elegido, es decir, son su
interior, y cuáles no son del sistema, es decir, son externos a él.
Definir el sistema implica precisar con cuáles cuerposexternos tiene interacciones relevantes
el sistema objeto de estudio. Con frecuencia una línea punteada trazada en un dibujo,
rodeando el sistema o cuerpo elegido, ayuda a determinar con cuáles cuerpos externos hay
interacciones. Todas las interacciones externas relevantes se representan como fuerzas
hechas sobre el cuerpo elegido o sistema mecánico, en el diagrama de fuerzas, que debe
hacersesiempre en una posición o situación general del movimiento del cuerpo.
Definir el sistema mecánico es pues determinar con exactitud cuál cuerpo, cuál trozo de
materia, va a estudiarse, para poder decir con precisión cuáles son todas las fuerzas externas
que actúan sobre él y determinan su movimiento.
La elección clara y explícita de un cuerpo o sistema mecánico y la consecuente realización de
sudiagrama de fuerzas, son cuestiones cruciales de la mecánica. A medida que se progrese
en su estudio, los cuerpos o sistemas mecánicos posibles serán más variados, más sutiles, más
complejos. Por ahora, para que un sistema mecánico elegido pueda ser tratado como una sola
partícula o punto material, se requiere que sus movimientos internos no sean relevantes.
Marco inercial de referencia. EjesHay que definir con claridad cuál es el cuerpo rígido (o conjunto de cuerpos rígidamente
unidos entre sí) que va a servir de marco de referencia. Para poder aplicar la segunda ley de
Newton dicho marco de referencia debe ser inercial. Con frecuencia, para el estudio de
movimientos de cuerpos en un laboratorio o, en general, cerca de la superficie terrestre, se
elige como marco de referenciael propio laboratorio o edificio, es decir, un marco localmente
unido a la superficie terrestre, marco que puede considerarse muy aproximadamente inercial,
despreciando los pequeños efectos de rotación de la tierra, que para muchísimos movimientos
locales no son importantes.
Elegido el marco inercial de referencia es necesario determinar un sistema de coordenadas
adecuado. En un comienzousaremos unas coordenadas cartesianas, lo que conlleva entonces
la elección de un origen fijo y unos ejes x, y, igualmente fijos en el marco inercial elegido.

Leyes de Newton y aplicaciones (I)

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Más adelante, en el movimiento circular, estudiaremos las coordenadas intrínsecas con sus
direcciones tangencial y normal.
Con frecuencia el movimiento de un cuerpo se realiza de una maneradeterminada y
específica, debido a restricciones, ligaduras o vínculos especiales, que lo obligan a moverse de
tal o cual manera. Por ejemplo, un plano inclinado obliga a moverse un cuerpo en una
trayectoria rectilínea. Sobre una pista circular un cuerpo se mueve forzosamente en círculo.
Otro cuerpo se encuentra simplemente en reposo, o bien, dos bloques unidos por una cuerda
inextensible tienenmovimientos ligados uno al otro. La elección de ejes adecuados está muy
relacionada con esas condiciones específicas de cada movimiento concreto y es importante
plasmar matemáticamente con claridad dichas condiciones específicas, que son de tipo
cinemático, antes de la aplicación de la segunda ley de Newton.
Plantear la Segunda Ley de Newton
Elegido el cuerpo o sistema mecánico, hecho el...