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CINEMÁTICA es la rama de la física que estudia las leyes del movimiento de los cuerpos sin considerar las causas que lo originan (las fuerzas)
MECÁNICA es la rama de la física que estudia y analiza el movimiento y reposo de los cuerpos, y su evolución en el tiempo, bajo la acción de fuerzas
DINÁMICA es la rama de la física que estudia las fuerzas
Leyes que rigen la mecánica clásica
• Tres Principios de la Dinámica (leyes de Newton).
•Ley de la Gravitación Universal.
(384-322 a.C) Aristóteles (1642-1727) Newton (1564-1642) Galileo
ARISTÓTELES (384-322 a.C) › La Tierra está en reposo absoluto, es el centro del
Universo.
› Para los cuerpos que están sobre la Tierra:
Reposo: estado natural
Movimiento: antinatural y violento y es necesaria una acción para originarlo.
Para volver al estado natural de reposo, basta con suspender la acción que origina el movimiento.
Ej: si un caballo deja de tirar de un carro, éste se para
Si sobre un cuerpo no actúa ningún tipo de interacción el cuerpo necesariamente está o terminará estando en reposo.
› Cuerpos que no están sobre la superficie terrestre:
Lanzamiento de un objeto: movimiento violento que le hace
alejarse de la superficie terrestre.
Caída de los cuerpos: al ser la Tierra el centro del Universo,
todos los cuerpos tienden hacia ella de un modo natural.
› Movimiento de los astros:
La materia celeste es distinta de la materia terrestre.
La materia celeste tiene la capacidad de suministrar por sí
misma la fuerza necesaria para mantener sus movimientos.
Mundo celeste es perfecto y armonioso.
Los cuerpos celestes tienen movimiento circular, el
movimiento perfecto.
1. Si un cuerpo se mueve en una
dirección, es porque alguna fuerza lo
está empujando en dicha dirección.
2. Un cuerpo no se mueve si sobre él no se
ejerce una fuerza
Idea sobre las causas del movimiento hasta finales del siglo XVII
Galileo (1564-1642)
Dos estados naturales:
› reposo
› movimiento rectilíneo uniforme
Los cambios en el movimiento de un
cuerpo son debidos a las fuerzas que se
producen sobre él.
Newton (1642-1727) Principio de inercia o primer principio
› Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme, a no ser que la acción de alguna fuerza le obligue a modificar dicho estado.
Fuerza: toda acción que produzca cambios en el movimiento de un cuerpo
(cambios en la velocidad)
¿Contradice el principio de inercia el hecho de que un balón que rueda sobre el suelo se detenga?
Cambios en el movimiento acción de alguna
fuerza.
Entre el balón y el suelo existe una fuerza que se opone al movimiento y que llega a parar al balón. Dicha fuerza es el rozamiento.
Que el balón se pare, no contradice el principio de
inercia
El rozamiento está presente en todos los
movimientos que tienen lugar sobre la Tierra.
Los cuerpos tienen
tendencia al reposo
cuando cesa de actuar
la fuerza que los impulsa.
El rozamiento es debido a que las rugosidades de las
superficies en contacto se engarzan unas con otras.
Las moléculas que forman los distintos materiales tienden a
adherirse unas con otras cuando dichos materiales se
comprimen entre sí.
Se puede reducir el rozamiento: › Puliendo mucho las superficies
› lubricando las superficies con aceite: el aceite las separa, impidiendo su
contacto.
Si sobre un cuerpo en reposo ejercemos
una fuerza, ¿en qué dirección se
moverá?
La fuerza origina cambios en la
velocidad, que es una magnitud
vectorial.
¿Es la fuerza también una magnitud
vectorial?
Dirección de la fuerza Sentido de la fuerza
La dirección en que se mueve un cuerpo inicialmente en reposo viene determinada por la dirección en que se aplica la fuerza.
Esto no tiene por qué ocurrir si el cuerpo estaba en movimiento.
Una fuerza no queda definida especificando su valor, que se llama módulo o intensidad, sino que se debe indicar también su dirección y sentido
Señala la dirección y sentido de la fuerza que actúa en cada caso
La acción de una fuerza produce una
variación de velocidad, o sea una
aceleración.
Cuanto mayor sea la fuerza ejercida
sobre un cuerpo, mayor es la
aceleración que adquiere.
Fuerza Aceleración Cambio en el
movimiento
La aceleración producida es
directamente proporcional a la fuerza
que actúa:
k: constante de proporcionalidad
¿Cuál es el valor de la constante de
proporcionalidad?
ka
F akF
La constante de proporcionalidad k
depende del cuerpo.
A esta constante se le llama masa inerte
(m) del cuerpo y su unidad en el S.I es el
kg.
La ecuación anterior queda:
y se conoce como ecuación
fundamental de la dinámica o segundo
principio de Newton.
amF
La unidad de fuerza en el S.I se
denomina Newton (N), en honor a Sir
Isaac Newton
“Un Newton es la fuerza que aplicada
sobre un cuerpo de un kilogramo, hace
que este adquiera una aceleración de
1m/s2
Se denomina peso de un cuerpo a la
fuerza con que la Tierra atrae a ese cuerpo
Cuando un cuerpo está en caída libre, cae
con a=g=9,8 m/s2
Un cuerpo de masa 1kg, tiene un peso de
9,8N
Medición de masa: balanza
Medición de peso (fuerza): dinamómetro
gmF
Como , para medir la fuerza que
actúa sobre un objeto, basta con medir su
masa y la aceleración adquirida.
Problema: medir aceleraciones es un
proceso complejo.
Necesitamos otro procedimiento para
medir fuerzas: Dinamómetro
amF
El alargamiento del muelle es directamente proporcional a la
masa suspendida
Colgar masas del muelle equivale a tirar de él con cierta
fuerza
El alargamiento producido en un muelle y la fuerza que lo origina son directamente proporcionales (Ley de Hooke)
F:fuerza que actúa sobre el muelle
k: constante de recuperación del muelle. (N/m)
Δx: alargamiento del muelle x-x0
xkF
Si sobre un cuerpo en reposo actúan
simultáneamente varias fuerzas en distintas
direcciones, ¿crees que se moverá?
› Las fuerzas pueden anularse entre sí, haciendo que no se
mueva.
› Si las fuerzas no se anulan, el cuerpo se moverá en la
dirección y sentido de una única fuerza que se llama resultante y que sustituye el efecto de todas las demás.
Se denomina resultante de un conjunto de fuerzas a aquella que produce el mismo efecto sobre el cuerpo que el causado por todas las fuerzas que actúan
La aceleración a que se verá sometido un cuerpo tendrá la dirección y sentido de la fuerza resultante.
1. Fuerzas que actúan en la misma
dirección y sentido
Uno de ellos empuja con una fuerza de 200 N
Y el otro con una fuerza de 180 N. ¿Qué fuerza
Se ejerce sobre el armario?
El efecto de ambas fuerzas se superpone.
La resultante tendrá la misma dirección y sentido
que las fuerzas actuantes.
Su valor es igual a la suma de ambas:
200 N + 180 N =380 N
2. Fuerzas que actúan en la misma
dirección y sentido opuesto.
Como las fuerzas tienen la misma
dirección pero sentidos contrarios,
sus efectos se oponen.
La resultante tendrá la misma
dirección que las fuerzas y su
sentido será el de la mayor, es decir
hacia la izquierda.
Su valor será igual a la diferencia de
ambas: 1300 N – 1200 N =100 N
3. Fuerzas que actúan distinta dirección.
La resultante tiene la dirección de la
diagonal del paralelogramo que se
forma tomando las fuerzas como
lados del mismo
Podemos sustituir una fuerza por otras,
siempre que la resultante de éstas coincida
con la fuerza inicial.
A este proceso se le llama descomposición
de fuerzas, y a las fuerzas que utilicemos,
componentes de la fuerza dada
F1 y F2 son las componentes
de F
