Dinamica

Biofísica 2009 UCSC
Catalina Ilabaca Faúndez.

Dinámica

1.- Movimiento y Fuerza.

Las tres leyes de Newton del movimiento son las leyes clásicas y básicas para describir el movimiento. La primera ley de Newton establece que si la fuerza neta sobre un objeto es cero, un objeto originalmente en reposo permanecerá en reposo y un objeto en movimiento permanecerá en movimiento en línea rectacon velocidad constante. La tendencia de un cuerpo a resistir un cambio en su movimiento se llama inercia. La masa es una medida de la inercia de un cuerpo. El peso se refiere a la fuerza de gravedad sobre un cuerpo, y es igual al producto de la masa m del cuerpo por la aceleración de la gravedad g:

FG = mg

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La segunda ley de Newton del movimiento dice que la aceleración de un cuerpoes directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él, e inversamente proporcional a su masa:

∑F = ma

La segunda ley de Newton es una de las leyes más importantes y fundamentales de la física clásica. La fuerza, que es un vector, se puede considerar como un empuje o tirón; o bien, de acuerdo con la segunda ley de Newton, puede definirse como una acción capaz de producir unaaceleración. La fuerza neta sobre un objeto es la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre él.

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Una persona enyesada se fatiga más debido a que, según la primera ley de Newton, todo cuerpo tiende a mantenerse en su estado de reposo, por lo que para sacarlo hay que ejercer una fuerza, que en este caso es extra a la fuerza que comúnmente se ejerce para mover una pierna. Y a partirde la segunda ley de Newton podemos decir que la persona tiene que ejercer una fuerza de la misma magnitud que el peso del yeso pero en distinto sentido.

La tercera ley de Newton del movimiento establece que siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, éste ejerce una fuerza sobre el primero, de igual magnitud pero de dirección contraria a la primera.

Se debe emplear unsistema consistente de unidades cuando se lleven a cabo los cálculos. En el trabajo científico el que más se usa es el sistema SI.

Cuando dos cuerpos resbalan uno contra el otro, la fuerza de fricción que ejercen entre sí se puede definir en forma aproximada como Ffr = µ FN donde FN es la fuerza normal (la fuerza que cada cuerpo ejerce sobre el otro en dirección perpendicular a la superficie decontacto) y µk es el coeficiente de fricción cinética si hay movimiento relativo entre los cuerpos; si están en reposo µS es el coeficiente de fricción estática y Ffr es la máxima fuerza de fricción antes de que se inicie el movimiento. [pic]

Para resolver problemas en los que intervengan fuerzas sobre uno o más cuerpos, es esencial trazar un diagrama de cuerpo libre para cada uno de loscuerpos, donde se muestren todas las fuerzas que actúan sobre él. Luego se puede aplicar la segunda ley de Newton a los componentes vectoriales sobre cada cuerpo.

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2.-Trabajo y Energía.

Una fuerza efectúa trabajo sobre un objeto cuando lo mueve una distancia d. Si la dirección de una fuerza constante forma un ángulo θ con la dirección del movimiento, el trabajo efectuado por esa fuerza es:T = F d cos θ

Se puede definir la energía como la capacidad para efectuar un trabajo. Tanto el trabajo como la energía se miden en joules ( 1 J = 1 N m ) en unidades SI. La energía cinética (EC) es energía de movimiento; un cuerpo de masa m y velocidad v tiene energía cinética de traslación igual a:

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La energía potencial (EP) es la asociada con la posición o configuración de loscuerpos. Ejemplos de ellas son: la energía potencial gravitatoria:

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donde [pic] es la altura del objeto de masa m sobre un punto de referencia arbitrario, y la energía potencial elástica, que es igual a [pic] para un resorte comprimido, en la que x es el desplazamiento de la posición sin deformación. También se tienen las energías química, eléctrica y nuclear. La variación de...