Cinetica de particula: Fuerza y Aceleracion

CINÉTICA DE PARTICULA: FUERZA Y ACELERACIÓN
SÍNTESIS_02
La dinámica tiene como objetivo estudiar el movimiento de una partícula y la trayectoria que recorre ésta en un tiempo dado, para hacer su estudio más analítico se divide en cinética y cinemática de partícula, como recordaremos en primer lugar analizamos la cinemática de una partícula en donde hablábamos de que ésta estudia elmovimiento de los cuerpos sin tomar en cuenta las fuerzas. En esta unidad nos introducimos al estudio de la cinética de partícula en donde ya se involucraran los análisis de las fuerzas que causan el movimiento de un cuerpo. Para eso las analizaremos mediante la segunda ley de Newton y sus variantes.
Por otra parte existen tres leyes de Newton en nuestro estudio, por ahora nos enfocaremos solamente enla segunda ley, ya que constituye la base fundamental para la mayoría de nuestro estudio en dinámica. Ésta nos dice que: "Una partícula sobre la que actúa una fuerza "F" desbalanceada experimenta una aceleración "a" que tiene la misma dirección de la fuerza y la magnitud directamente proporcional a la fuerza. "1 Es decir con ella podemos relacionar el movimiento acelerado que lleva una partículacon las fuerzas que actúan en ella, expresada matemáticamente como la F=ma.
Sin embargo cuando en nuestra partícula actúa más de una fuerza , se debe utilizar la llamada ecuación del movimiento que se escribe como: ∑F=ma. Un punto importante a recordar es que antes de utilizar la ecuación de movimiento debemos trazar nuestro diagrama de cuerpo libre donde se dibujan todas la fuerzas queactúan sobre nuestra objeto.
Por consiguiente cuando aplicamos la ecuación de movimiento requerimos de un sistema de coordenadas inerciales este tipo de sistemas son fijos y solo se trasladan en una dirección a velocidad cte. Los tipos de coordenadas utilizadas son las rectangulares x, y, z, los ejes normal n y tangencial t y las coordenadas cilíndricas.
Por otra parte "una fuerza efectúa trabajocuando ésta experimenta un desplazamiento a lo largo de la línea de acción"2 El trabajo es una forma de energía útil. Un trabajo mecánico es el desplazamiento que tiene un cuerpo de masa m cuando se le aplica una fuerza desbalanceada y se calcula como: fuerza por desplazamiento. Por lo tanto cuando no hay desplazamiento, la fuerza no produce trabajo. Y una fuerza puede producir trabajo con signopositivo, negativo y trabajo 0. Aunque no debemos olvidar que el trabajo es trabajo y el signo solo es para conveniencia de análisis.
Una de las variantes de la segunda ley de Newton es el principio de trabajo y energía, que ocurre cuando la ecuación de la cinemática está relacionada con el movimiento en su dirección tangencial. Aquí la energía cinética inicial mas el trabajo realizado por lasfuerzas desde su posición inicial hasta la final es igual a la energía cinética final de la partícula. Es muy útil utilizar dicho principio cuando nuestros problemas involucren velocidad, fuerza, desplazamiento y fricción.
De tal manera los términos asociados al trabajo y energía son la potencia y la eficiencia donde la primera se define como la cantidad de energía que se invierte en ciertacantidad de tiempo; y la segunda es la cantidad de energía que en realidad utilizan los sistemas y aunque muchas veces en dinámica los autores, resuelven el problema sin considerar la fricción, ya que a veces es tan pequeña que no se considera, pero siempre existe.
Otros términos que son variantes de la segunda ley de Newton son la fuerza conservativa que nos dice que cuando el trabajo querealiza una fuerza es independiente a la trayectoria se le conoce como fuerza conservativa. A diferencia de ésta la fuerza de fricción no es conservativa. Mientras que otra variante seria la energía potencial la cual nos dice que es una medida de cantidad de trabajo que una fuerza conservativa realizara cuando se mueva de su posición inicial hasta una referencia. Existen dos tipos de energías...