Dinamica

DINAMICA
Parte de la mecánica que estudia el movimiento de las partículas y las causas que lo produzcan.
A lo largo de esta unidad estudiaremos por qué un cuerpo en reposo se pone en movimiento, o por qué un cuerpo se detiene. Así si como por que los cuerpos se aceleran de manera uniforme al caer libremente sobre la superficie de la Tierra.
La mecánica se divide en Cinemática y en Dinámica.La Cinemática es la que se encarga del estudio del movimiento de los cuerpos pero sin estudiar sus causas mientras que la Dinámica se encarga del estudio de las causas de reposo o movimiento de los cuerpos.
3.1 Leyes de Newton
1. Primera Ley de Newton o de la Inercia
Esta Ley también es conocida como Ley de la mecánica. Todo cuerpo se mantiene en su estado de reposo o de movimientorectilíneo uniforme, si la resultante si la resultante de las fuerzas que actúan sobre él es cero.
Ejemplos:
* Un auto que va a 100 km por hora, frena, pero los pasajeros tienden a irse adelante.
* Un ascensor baja desde el sexto hasta el primer piso. El ascensor, justo antes de abrir las puertas, da un pequeño salto antes de frenar completamente.
Esto muestra que el ascensor, si no fuerapor el cable y toda la maquinaria que lo detiene, este seguiría bajando hasta el estacionamiento. Ya que un cuerpo tiende a mantener su movimiento.
2. Segunda Ley de Newton o Ley de la Proporcionalidad entre Fuerzas y aceleraciones
Esta se refiere a los cambios en la velocidad que sufre un cuerpo cuando recibe una fuerza. El efecto de una fuerza desequilibrada sobre un cuerpo produce unaaceleración.
Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además de un valor, una dirección y un sentido. De esta manera, la Segunda ley de Newton debe expresarse como:
F = m a
La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera unaaceleración de 1 m/s2, o sea, 1 N = 1 Kg · 1 m/s2
La expresión de la Segunda ley de Newton que hemos dado es válida para cuerpos cuya masa sea constante. Si la masa varia, como por ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es válida la relación F = m · a.
Vamos a generalizar la Segunda ley de Newton para que incluya el caso de sistemas en los que pueda variar la masa.
Para elloprimero vamos a definir una magnitud física nueva. Esta magnitud física es la cantidad de movimiento que se representa por la letra p y que se define como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad, es decir:
p = m · v
La cantidad de
movimiento también se conoce como momento lineal. Es una magnitud vectorial y, en el Sistema Internacional se mide en Kg·m/s. En términos de esta nuevamagnitud física, la Segunda ley de Newton se expresa de la siguiente manera:
La Fuerza que actua sobre un cuerpo es igual a la variación temporal de la cantidad de movimiento de dicho cuerpo, es decir,
F = dp/dt
De esta forma incluimos también el caso de cuerpos cuya masa no sea constante. Para el caso de que la masa sea constante, recordando la definición de cantidad de movimiento y que como sederiva un producto tenemos:
F = d(m·v)/dt = m·dv/dt + dm/dt ·v
Como la masa es constante
dm/dt = 0
y recordando la definición de aceleración, nos queda
F = m a
tal y como habíamos visto anteriormente.
Otra consecuencia de expresar la Segunda ley de Newton usando la cantidad de movimiento es lo que se conoce como Principio de conservación de la cantidad de movimiento. Si la fuerzatotal que actúa sobre un cuerpo es cero, la Segunda ley de Newton nos dice que:
0 = dp/dt
Es decir, que la derivada de la cantidad de movimiento con respecto al tiempo es cero. Esto significa que la cantidad de movimiento debe ser constante en el tiempo (la derivada de una constante es cero). Esto es el Principio de conservación de la cantidad de movimiento: si la fuerza total que actúa sobre...