estatica dinamica

Ing. Juan Pablo Orozco Muñiz

Material de apoyo - ITESI

Mecánica Clásica 2013

TEMA IV. ESTÁTICA Y DINÁMICA
La dinámica es la parte de la física que estudia el comportamiento de un sistema físico a
partir de fuerzas o elementos externos, provocando cambios reflejados en movimiento y energía.
Uno de los pioneros de esta ciencia fue Galileo Galilei, quien trató de relacionar la fuerzaque ejercían los cuerpos celestes sobre otros cuerpos celestes, estudiando estos fenómenos en
cuerpos uniformemente acelerados, lo que estimuló para que Isaac Newton a formular las leyes
fundamentales del movimiento, que hoy se aplican en nuestros días, con restricciones a cuerpos que
viajan a altas velocidades o partículas que son demasiado pequeñas comparadas con el tamaño
molecular(electrones).
Así pues, las leyes de la dinámica clásica, le ha permitido a la humanidad determinar la
magnitud, dirección y sentido de la fuerza que se le tiene que aplicar a un sistema, para que
produzca un determinado movimiento o cambio en el cuerpo, por ejemplo, para hacer que un cohete
se aleje de la tierra, se tiene que aplicar una determinada fuerza para vencer la fuerza producida por
lagravedad que lo atrae hacia el centro de la tierra.
A continuación se realizará un resumen de las leyes de newton, para observar sus
ecuaciones que las rigen:
PRIMERA LEY DE NEWTON (ESTÁTICA)
Un cuerpo permanece en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme, a menos
que una fuerza no equilibrada actúe sobre el, esta ley se resume a la siguiente ecuación vectorial y
es la base delequilibrio en un cuerpo.
∑⃗
Para establecer el sistema de fuerzas que accionan sobre un cuerpo, recurrimos a un método
gráfico llamado Diagrama de cuerpo libre, este método es la base de cálculo de fuerzas y
movimientos de un cuerpo, por lo cual es muy importante saber desarrollarlo.
Un diagrama de cuerpo libre es un diagrama vectorial que describe todas las fuerzas que
actúan sobre un objeto ocuerpo en particular. Al dibujar diagramas de cuerpo libre es importante
distinguir entre las fuerzas de acción y reacción que establece el sistema (fuerzas de contacto como
fricción, fuerzas normales, tensiones, etc), así como las fuerzas producidas por campos magnéticos
y gravedad (fuerzas a distancia). A continuación se muestra una metodología para resolver este tipo
de diagramas:
1) Trace undibujo (diagrama esquemático) e indique las condiciones descritas en el problema
así como todas las fuerzas conocidas y desconocidas con sus ángulos correspondientes.
2) Aísle cada cuerpo del sistema en estudio o identifíquelo con algún color en el diagrama
anterior.
3) Construya un diagrama de fuerzas para cada cuerpo que se va a estudiar. Las fuerzas se
representan como vectores con suorigen situado al centro de un sistema de coordenadas
rectangulares, tomando el cuerpo como una partícula de masa .
4) Se establece la aceleración en algún sentido si lo define el problema, si no uno la puede
definir por default, esto solo para problemas dinámicos de fuerzas no equilibradas.
5) Con líneas punteadas tace o identifique las componentes en el plano cartesiano de cada
vector ydetermine los ángulos conocidos a partir de las condiciones dadas en el problema
con el afán de tener la acción de todas las fuerzas en el plano cartesiano y poder realizar una
resultante de fuerzas.

Ing. Juan Pablo Orozco Muñiz

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Mecánica Clásica 2013

A modo de ejemplo se observa el siguiente diagrama esquemático de un problema físico:

Se define posteriormenteel diagrama de cuerpo libre de los elementos identificados:

Posteriormente teniendo bien definido el diagrama de fuerzas del elemento de análisis, se
puede proseguir a resolver el problema de sumatoria de fuerzas para el caso que se requiera, ya sea
estático o dinámico.
SEGUNDA LEY DE NEWTON (ACELERACIÓN DE CUERPOS)
Siempre que una fuerza no equilibrada actúa sobre un cuerpo, en la...