DINÁMICA

DINÁMICA
La Dinámica es la parte de la Física que estudia las fuerzas.
1. FUERZAS
¿Qué son?
“Son toda acción capaz de modificar el estado de movimiento del cuerpo
(efecto dinámico) o producir deformaciones (efecto elástico).”
¿Cómo se miden?
Con un dinamómetro. El dinamómetro es un muelle que con su alargamiento mide la
magnitud de las fuerzas. Se rige por la ley de Hooke.
¿Qué unidad tienen?
El Newton N. El Newton es una magnitud derivada que depende de las tres
magnitudes fundamentales
¿Qué tipos de fuerzas hay?
Hay dos tipos fundamentales de fuerzas:
•
•
Distancia: el peso (la tierra ejerce una atracción sobre los cuerpos), imanes
Contacto: pie golpeando una pelota, muelles
El peso es una fuerza que se produce por la atracción de la tierra sobre los cuerpos que hay
sobre ella debida por la acción de la gravedad. No hay que confundir la masa que tenemos
(que comúnmente llamamos peso y medimos en Kg, es decir unidades de masa) con el peso
que tenemos, que medimos en N.
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Vector
Los vectores se emplean para representar las fuerzas. Representan una magnitud. Su
forma es la de una flecha. La línea representa la dirección que tiene. La punta de la flecha
el sentido.
Composición de Fuerzas
Si sobre un cuerpo actúan diferentes fuerzas, éstas se pueden agrupar en la Fuerza
Resultante. La Fuerza Resultante (FR) es la suma de todas las fuerzas que actúan en un
cuerpo.
Fuerzas en la misma dirección y sentido
F1
F2
En este caso, como las fuerzas tienen la misma
dirección y sentido, la Fuerza Resultante es la suma
de las fuerzas actuantes
Fuerzas en la misma dirección y distinto sentido
F2
F1
En este caso, como las fuerzas tienen diferente
sentido, la Fuerza Resultante es la diferencia de las
fuerzas actuantes.
Para poder dar signos + o – a las fuerzas, hay que establecer un criterio de signos. Es
decir, que antes de comenzar un ejercicio, debemos dejar claro hacia dónde queremos que
sean las fuerzas positivas y hacia dónde negativas. Lo más común es establecer que si una
fuerza ayuda al movimiento ésta será positiva y las que estén en sentido opuesto (es decir
que no colaboren al movimiento) sean negativas.
2. ELASTICIDAD
La elasticidad es una propiedad general de la materia, que permite a los cuerpos
deformarse y recuperar o no su forma inicial, cuando la causa de la deformación
desaparece.
Se pueden definir los cuerpos en función de la elasticidad de tres formas:
•
•
•
Elásticos: goma
Plásticos: arcilla
Rígidos: piedra
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Ley de Hooke:
“La deformación de un cuerpo elástico es directamente proporcional a la fuerza
que la produce”
Si se ejerce una fuerza cada vez mayor sobre el extremo de un muelle este se alargará
cada vez más.
Siendo:
K: la Constante elástica [N/m]
∆l=incremento de longitud del muelle
3. PRINCIPIOS DE LA DINÁMICA
Primera Ley de Newton o Principio de Inercia
“Todo cuerpo se mantiene en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme
mientras esté sometido a una fuerza resultante nula”
Es decir, si un cuerpo está parado, sólo se moverá si la fuerza resultante que se le aplique
es diferente de 0. Y si se mueve con movimiento rectilíneo uniforme, se seguirá moviendo
así salvo que apliquemos una resultante diferente de 0.
Inercia: es la resistencia que presentan los cuerpos en el momento de intentar modificar
su estado.
¿Por qué si se da una patada a una pelota esta parará al cabo de un rato?
Porque la pelota está sometida a la Fuerza de Rozamiento.
Esta fuerza tiene la misma dirección y sentido contrario al movimiento de los cuerpos. Con
lo que contribuirá a frenarlo.
Esta fuerza depende de varias cosas:
o
o
Rugosidad de la superficie por la que se mueva el cuerpo
El peso del cuerpo
Esto explica que sea más fácil empujar una caja pesada por un suelo de baldosas que por
uno de gravilla. Y también que sea más difícil empujar una caja llena que otra vacía.
Su expresión matemática es la siguiente:
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Siendo µ la constante de rozamiento.
Segunda Ley de Newton o Principio Fundamental de la Dinámica
“La fuerza resultante aplicada sobre un cuerpo, genera una aceleración
proporcional a la masa del mismo.”
Por tanto, si la fuerza resultante que se ejerce sobre un cuerpo es 0, no se produce
aceleración.
Tercera ley de Newton o Principio de Acción y Reacción
“Todo cuerpo que ejerce una fuerza sobre otro, recibe una fuerza de igual
módulo pero de sentido contrario”
F1
F2
Como ejemplo, si golpeas una mesa con la mano, cuanto más fuerte golpees, más daño
recibes en la mano.
4. LEY DE LA GRAVITACIÓN UNIVERSAL
La Teoría de la Gravitación Universal, formulada por el científico inglés Isaac Newton
(1642-1727), establece que dos masas cualesquiera se atraen con una fuerza que tiene las
siguientes características:
•
•
•
•
•
Es UNIVERSAL: se produce entre todos los cuerpos
En PAREJAS: siempre existe acción y reacción
Es siempre una fuerza ATRACTIVA
Su dirección es la de la RECTA que une las masas
Su intensidad viene expresada por la Ley de Gravitación Universal de Newton.
Ley de Gravitación Universal
“Dos cuerpos de masa m1 y m2, separados por una distancia r, se atraen con
una fuerza directamente proporcional a las masas e inversamente proporcional
al cuadrado de la distancia entre ellos.”
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Siendo G la Constante de gravitación Universal. Su valor fue determinado con precisión en
1780 por el científico británico Henry Cavendish.
G=6.67·10-11 N·m2/kg2
Se puede entender de la formulación, que el peso de un cuerpo, es decir, la fuerza que
origina la aceleración de la gravedad varía con la distancia a la que se encuentra el cuerpo.
Es decir, que a mayor altura, la aceleración de la gravedad será menor, y al revés, a menor
altura mayor. Es decir, que una persona con una masa m, pesará más en una báscula en la
ciudad de Valencia, que en la cumbre del Himalaya.
Para poder calcular la gravedad existente en un planeta, hay que dividir por m1 (es decir la
masa del objeto en cuestión) la fuerza generada por la gravedad, y así se obtiene la
aceleración de la gravedad. Quedando m2 que es la masa del cuerpo que atrae al otro (la
Tierra, Marte etc)
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