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UNIDAD DE INICIO: Mecánica

Nombre: ____________________________________ Curso: IV° ____


MÓDULO 1: LAS LEYES DE NEWTON Y SUS APLICACIONES.

I. Dinámica

La sistematización de Newton de la mecánica que derivó en sus tres leyes fundamentales, describen la fenomenología del movimiento, estableciéndose de esta manera la dinámica, rama de la mecánica que estudia el movimientodesde sus causas, es decir, las fuerzas.
En nuestra vida cotidiana nos familiarizamos con el concepto de fuerza por medio de una acción que modifique el estado de movimiento de un cuerpo, ya sea en su rapidez, dirección de movimiento o ambos. Entendiendo por estado de movimiento al estado de equilibrio, es decir, cuando un cuerpo se encuentra en reposo o posee velocidad lineal constante. Sin embargo,es posible aplicar una fuerza a un cuerpo sin que este cambie su estado (como por ejemplo cuando empuja una pared*). Por el contrario, cuando un cuerpo cambia de estado necesariamente ha experimentado una fuerza, de modo que definiremos fuerza como aquello que causa que un cuerpo acelere.
* Una pared no se mueve cuando la empujamos, debido a que hay más fuerzas en juego, de modo tal que ellas seanulan, impidiendo el movimiento.

Existen dos tipos fundamentales de fuerza:

a) De contacto: Son aquellas que se producen por el contacto físico del cuerpo y sus alrededores, y pueden producir deformaciones en estos.

b) De acción a distancia: Conocidas también como fuerzas de campo, son aquellas que aunque no habiendo contacto estas actúan a través del espacio
Fuerzas de Contacto |Fuerzas de Acción a Distancia |
Patear una pelota | Fuerza de gravedad |
Tirar un carro | Fuerza eléctrica entre dos cargas |
Colisión | Fuerza magnética entre imanes |
Tabla nº1: Clasificación de los tipos de fuerza.

No obstante lo anterior en última instancia las fuerzas fundamentales de la naturaleza son la fuerza gravitatoria entre los objetos, debido a las masas, las fuerzaselectromagnéticas entre cargas estáticas o en movimiento, y las fuerzas nucleares, ya sea de unión o semidesintegración atómica.

1. Leyes del Movimiento.
Establecidas en 1687 por Isaac Newton en su libro “Principios Matemáticos de la Filosofía Natural”, proporciona los principios básicos de la mecánica:

1ª Ley (de Inercia): Un cuerpo permanecerá en su estado de reposo o de movimiento uniforme amenos que actúe una fuerza externa no nula sobre él.

a) | b) |
Figura nº1: a) nos muestra la tendencia a mantener el desplazamiento, en tanto que b) la tendencia a mantener el reposo.

2ª Ley (de Masa): La aceleración que experimenta un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza neta que actúas sobre él, e inversamente proporcional a su masa:

3ª Ley (deAcción y Reacción): Si dos cuerpos interaccionan la fuerza que aplica un cuerpo A sobre uno B, es igual en magnitud y opuesta en dirección a la fuerza aplicada por B sobre A.

Figura nº2: La caja produce una fuerza del mismo módulo, que la fuerza que sobre ella se aplica, pero con dirección opuesta.

La unidad del S.I. para la fuerza es el Newton (N) y se define como la fuerza necesaria para queun cuerpo de 1kg de masa acelere a 1m/s2: 1N= 1[kg m/s2] = 1×105 dyn = 1[g cm/s2].

Isaac Newton (1642-1727)

“A los 23 y 24 años, estableció las bases del trabajo que lo haría inmortal. Al ver caer una manzana al suelo, pensó que la fuerza de gravedad se extiende a la Luna y más allá. También formuló la ley de gravitación universal y la aplicó para resolver el enigma milenario del movimientode los planetas y de las mareas del océano; inventó el cálculo infinitesimal, herramienta matemática indispensable de la ciencia. Amplió los trabajos de Galileo y formuló las tres leyes fundamentales del movimiento; también formuló una teoría sobre la naturaleza de la luz, y demostró, con prismas, que la luz blanca está formada por todos los colores del arcoíris. En un inicio fueron sus...