conceptos de dinamica en fisica

7/25/2019 conceptos de dinamica en fisica

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ndice

Introduccin.......................................................................................4

Estudio de la Dinmica......................................................................6

Conceptos generales de la dinmica..............................................6

La dinmica.........................................................................6

Fuerza...................................................................................6

Masa.....................................................................................6

Peso......................................................................................7

Inercia..................................................................................7

Cuerpos en equilibrio........................................................7

El dinammetro..................................................................8

Leyes de Newton............................................................................

1a Ley: Principio de Inercia..............................................!"

2a Ley: Principio Fundamental........................................!"

a Ley: Principio de !ccin y "eaccin..........................!"

#uer$as %ue act&an so're un cuerpo...........................................!!

Diagrama de cuerpo li're.............................................................!(

E)emplos de aplicacin de los principios de Newton....................!(Ley de *oo+e................................................................................!,

E)emplos de aplicacin de la Ley de *oo+e..................................!6

Ley de -raitacin /niersal de Newton......................................!8

E)emplos de aplicacin de la Ley de -raitacin /niersal..........!8

Conclusin.......................................................................................("


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FsicaEstudio de la Dinamica

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0ar1a #ernanda 2aselli

3i'liogra1a......................................................................................((

5neos.............................................................................................(


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Introduccin

Desde ace muco tiempo las personas an tratado de entender el

por%ue de la naturale$a y los enmenos %ue en ella se o'seran9 el

paso de las estaciones: el moimiento de los cuerpos y de los astros:

los enmenos climticos: las propiedades de los materiales: etc. Las

primeras eplicaciones aparecieron en la antig;edad y se 'asa'an en

consideraciones puramente


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reali$ar predicciones. En esta Apoca desarrollaron sus tra'a)os 1sicos

como Go'ert *oo+ey Cristian *uygensestudiando las propiedades

'sicas de la materiay de la lu$.

En el presente tra'a)o se de


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Estudio de la Dinmica

Conceptos generales de la dinmica

La dinmica

La dinmicaes la parte de la 0ecnica %ue estudia las relaciones

entre las causas %ue originan los moimientos y las propiedades de

los moimientos originados. Las Leyes de Newton constituyen los tres

principios 'sicos %ue eplican el moimiento de los cuerpos: seg&n

la mecnica clsica. #ueron ormuladas por primera e$ por Newton

en !687: aun%ue la primera de ellas ya ue enunciada por -alileo.

Fuerza

La fuerzaes una magnitud 1sicade carcter ectorialcapa$ de

deormar los cuerpos eecto esttico: modi


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ley -raitacin /niersal de Newtony la ( Ley de Newton o (J

Brincipio.

Peso

En 1sica: elpesoes la uer$acon la cual un cuerpo act&a so're un

punto de apoyo: originado por la aceleracin de la graedad: cuando

esta act&a so're la masadel cuerpo. 5l ser una uer$a: el peso es en

s1 mismo una cantidad ectorial: de modo %ue est caracteri$ado por

su magnitud y direccin: aplicado en el centro de graedaddel

cuerpo y dirigido aproimadamente acia el centro de la Kierra.

El peso se calcula9 peso=m g : en donde g es la intensidad del

campo graitatorio terrestre o simplemente graedad y es

directamente proporcional a la masa del cuerpo. El peso de un cuerpo

aria seg&n su el planeta.

Inercia

La inercia es la propiedad de los cuerpos %ue consiste en la tendencia

a permanecer en reposo o en moimiento rectil1neo y uniorme a

mayor masa: mas inercia es decir: mas di


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Dinmico.=i el cuerpo se encuentra en moimiento rectil1neo y

uniorme elocidad constante en mdulo y en direccin.

Es entonces la ausencia de aceleracin y no la ausencia de elocidad

lo %ue de


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particular a%uellos relatios al moimientode los cuerpos.

Geolucionaron los conceptos 'sicos de la 1sica y el moimiento de

los cuerpos en el unierso: en tanto %ue constituyen los cimientos no

slo de la dinmica clsica sino tambin de la fsica clsica en

general. Aunque incluyen ciertas deniciones y en cierto sentido

pueden verse como a!iomas" Newton arm que estaban basadas en

observaciones y e!perimentos cuantitativos# ciertamente no pueden

derivarse a partir de otras relaciones ms bsicas. La demostracin

de su validez radica en sus predicciones... La validez de esas

predicciones fue vericada en todos y cada uno de los casos durante

ms de dos siglos.

En concreto: la releancia de estas leyes radica en dos aspectos9

Bor un lado: constituyen: )unto con la transormacin de -alileo:

la 'ase de la mecnica clsicaBor otro: al com'inar estas leyes con la Ley de la graitacin

uniersal: se pueden deducir y eplicar las Leyes de Feplerso're

el moimiento planetario.

5s1: las Leyes de Newtonpermiten eplicar tanto el moimiento de

los astros: como los moimientos de los proyectiles arti


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rectil1neo o curil1neo: uniorme o acelerado: o se encuentra en

reposo.

1a Ley: Principio de Inercia

La primera ley del moimiento re'ate la idea aristotAlica de %ue un

cuerpo slo puede mantenerse en moimiento si se le aplica

una uer$a. Newton epone %ue9

#$odo cuerpo contin%a en su estado de reposo o de

mo&imiento uni'orme en l(nea recta) a menos que

sea 'orzado a cambiar ese estado por 'uerzas que

act%an sobre *l+

F=0

2a Ley: Principio Fundamental

La segunda ley del moimiento de Newton dice %ue9

#El cambio de mo&imiento es proporcional a la

'uerza motriz que se ,a impreso) y si-ue la

direccin de la l(nea recta en que se imprime la

'uerza+

F=m a

=iendo la masa la constante de proporcionalidad y una orma de

medida de la inercia del cuerpo a moerse. =i son arias las uer$as

%ue interienen: la uer$a resultante R=F proporciona la

aceleracin del cuerpo.

a Ley: Principio de !ccin y "eaccin

=eg&n Newton9
http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza


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#! toda accin se opone siempre una reaccin

i-ual. o bien. las acciones rec(procas de dos

cuerpos) uno sobre otro) son siempre i-uales y

diri-idas ,acia las partes opuestas+

FA=FB

La aceleracin %ue ad%uirir cada cuerpo es inersamente

proporcional a la propia masa y directamente proporcional a la uer$a

%ue act&a so're el.

#uer$as %ue act&an so're un cuerpo

Peso /P0

Es un ector dirigido erticalmente acia a'a)o

ormal /0

Es un ector perpendicular a la super


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Diagrama de cuerpo li're

/n diagrama de cuerpo li're '(L es un diagrama ectorial %ue

descri'e todas las uer$as %ue act&an so're un cuerpo u o')eto enparticular.

Consiste en colocar la part1cula en el origen de un plano de

coordenadas: y representar a las uer$as %ue act&an so're ella por

medio de los ectores correspondientes: todos concurrentes en el

origen.

La mayor aplicacin de los DCL es isuali$ar me)or el sistema de

uer$as %ue act&an so're un cuerpo adems: se identi


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Figura 1. Diagrama de cuero li!re "D#$%

La uer$a #: %ue act&a acia la dereca: es contrarrestada por la

uer$a de roce #r: %ue act&a acia la i$%uierda. De esta orma se

o'tiene una resultante # T #r %ue es la uer$a %ue produce el

moimiento.

F=FFr

=i aplicamos la segunda ley de Newton se tiene9

F=m a

=ustituyendo F: my apor sus alores nos %ueda

80N Fr=25Kg.(0,5m /s2)

80N Fr=12,5N

=i despe)amos #r nos %ueda9

Fr=80N 12,5N

Fr=67,5N

Problema 2

Consideramos un cuerpo con un masa m U ( Fg. %ue est en reposo

so're un plano ori$ontal: como el indicado en la


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m Blano


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a *acer un diagrama de cuerpo li're.

' Calcular la uer$a con %ue el plano reacciona contra el 'lo%ue.

Figura 2.

Solucin

a Las uer$as %ue act&an so're el 'lo%ue estn representadas en la


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F=m a

N P=m. a

Como en la direccin ertical no ay moimiento entonces la

aceleracin es cero a U ": luego

N P=0

N=P

N=m. g por%ue P=m g

=ustituyendo los alores de m y g se tiene9

N=2Kg .9,8m / s2

N=19,6N

Ley de *oo+e

La Ley de *oo+e descri'e enmenos elsticos como los %ue ei'en

los resortes. Esta ley a


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#La Fuerza que de&uel&e un resorte a su posicin

de equilibrio es proporcional al &alor de la distancia

que se desplaza de esa posicin+3

/no de los eectos %ue producen las uer$as en los cuerpos elsticos

es la deormacin. =i se utili$a un muelle como el %ue tienen los

dinammetros: la deormacin: produce un alargamiento del muelle

proporcional a la uer$a aplicada.

F=K x

En donde + es la constante de proporcionalidad %ue nos inorma de la

elasticidad del muelle. Esta ley es alidad siempre %ue no se supere

el limite de elasticidad.

E)emplos de aplicacin de la Ley de *oo+e

Problema

=i a un resorte se le cuelga una masa de ("" gr y se deorma !, cm:

Ocul ser el alor de su constanteQ

Solucin:

Bara poder resoler el pro'lema: conirtamos las unidades dadas a

unidades del =istema Internacional: %uedando as19

m=200 gr( 1kg1000 gr )=

0,20 kg

x=15cm( 1m100cm )=0,15m


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g=9,8m / s2

El pro'lema nos proporciona una masa: pero ace alta una uer$a

para poder reali$ar los clculos: entonces multiplicamos la masa por

la accin de la aceleracin de la graedad para o'tener el peso: %ue


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Figura '. #ondiciones del ro!lema () '

Necesitamos conocer el alor de R+S cuando nuestro sistema se

encuentra de manera ertical: entonces despe)amos y sustituimos

nuestros datos9

k=F

x=

50N

0,05m=1000N/m

5ora pasamos a encontrar el alor de nuestra uer$a: esto ocurrir

cuando nuestro resorte estA de manera ori$ontal: entonces.

F=k x=(1000Nm)(0,11m)=110N

Esto %uiere decir: %ue nuestro resorte necesita de !!" N: para poder

estirarse !! cm de su posicin normal.

Ley de -raitacin /niersal de Newton

La ley es ormulada por Newton y reci'e el nom're de Ley de la

-raitacin /niersal: a


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cuadrado de la distancia %ue los separa ley de la inersa del

cuadrado de la distancia.

F=Gm m

,

d2

En donde g es la constante graitacin uniersal y ale9

G=6,670.1011N . m /kg y e%uiale a la uer$a de atraccin entre

dos masas de ! +g situadas a ! m de distancia.

Cuando uno de los cuerpos es la tierra y %ueremos calcular la uer$a

en la super


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F=Gm m

,

d2

=e reempla$an los datos suministrados por el pro'lema9

F=6,67 1011N m

2

kg2 ((800kg )(500kg)(3m)2 )

Bor lo %ue9

F=2,96 106N

#onclusin

El o')etio de la dinmica es descri'ir los actores capaces de

producir alteraciones de un sistema 1sico: cuanti


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ecuaciones de moimiento o ecuaciones de eolucin para dico

sistema de operacin.

Bara el estudio de la Dinmica se de'en dominar los conceptos de

masa: uer$a y aceleracin as1 como su interrelacin sinteti$ada a

traAs de los postulados ecos por Isaac Newton.

Las Leyes de Newton: tam'iAn conocidas como Leyes del 0oimiento

de Newton: son tres principios a partir de los cuales se eplican la

mayor parte de los pro'lemas planteados por la Dinmica: en

particular a%uellos relatios al moimiento de los cuerpos.

Geolucionaron los conceptos 'sicos de la 1sica y el moimiento delos cuerpos en el unierso: en tanto %ue constituyen los cimientos no

slo de la dinmica clsica sino tam'iAn de la 1sica clsica. Estas tres

leyes 'sicas de la Dinmica regulan las condiciones por las %ue un

cuerpo est en moimiento: ya sea rectil1neo o curil1neo: uniorme o

acelerado: o se encuentre en reposo.

Vtra de las leyes enunciadas por Newton ue la Ley de -raitacin

/niersal %ue permite determinar la uer$a de atraccin entre doscuerpos. Esta Ley esta'lece %ue dica uer$a de atraccin es

proporcional a sus masas e inersamente proporcional al cuadrado de

la distancia %ue las separa.

Bor otro lado: Go'ert *oo+e mediante los estudios %ue reali$ so're

los resortes enuncio una ley %ue permite relacionar la deormacin de

producida en un resorte con la uera aplicada al mismo para

determinar elasticidad del resorte. Esta Ley postula %ue el

alargamiento %ue sure un muelle o un o')eto elstico es

directamente proporcional a la uer$a aplicada.


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La importancia de estas leyes radica en %ue permiten descri'ir los

moimientos de los cuerpos al aplicarse so're los mismos

determinadas uer$as: as1 como las respuestas o reacciones %ue

eperimentan. -racias a los conceptos de estas leyes se puede

determinar las uer$as re%ueridas para mantener los cuerpos en

e%uili'rio conceptos aplicados en dierentes ramas de la 1sica para

estudios especiali$ados %ue se utili$an en la ida cotidiana.

*i!liografa

Caceres: =arai ("!!. +istoria e imortancia de la Fsica.

Disponi'le en9 ttp9saraiM


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introducciondela


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0

(

Fr F

N9#uer$aNormalB9 Beso#r9#uer$adericcin

#9#uer$aaplicada


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/neos

/neo 1. Fuerzas 3ue act4an en un cuero


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/neo 2. Dinammetro /neo &. 15 $e, de(e6ton

/neo '. 25 $e, de (e6ton /neo 7. &5 $e, de(e6ton

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