Conceptos Clave de Dinámica en Física
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Conceptos Fundamentales de Dinámica en Física
¿Qué es la Dinámica?
La dinámica es la rama de la física que describe la evolución en el tiempo de un sistema físico en relación con las causas que provocan dichos cambios, es decir, describe los factores capaces de producir alteraciones en el estado de movimiento o reposo de un sistema físico.
Fuerzas Comunes
Peso
El peso es la fuerza de atracción gravitatoria que ejerce la Tierra sobre los cuerpos que hay sobre ella.
Fuerza de Rozamiento
La fuerza de rozamiento es una fuerza que aparece cuando hay dos cuerpos en contacto y es una fuerza muy importante cuando se estudia el movimiento de los cuerpos.
- La fuerza de rozamiento entre dos cuerpos no depende del tamaño de la superficie de contacto entre los dos cuerpos.
- La fuerza de rozamiento entre dos cuerpos sí depende de cuál sea la naturaleza de esa superficie de contacto, es decir, de qué materiales la formen y si es más o menos rugosa.
La magnitud de la fuerza de rozamiento entre dos cuerpos en contacto es proporcional a la fuerza normal entre los dos cuerpos, es decir:
Fr = μ · N
Donde μ es el coeficiente de rozamiento.
Fuerza Normal
La fuerza normal aparece cuando un cuerpo está apoyado sobre una superficie. Es la fuerza que la superficie ejerce sobre el cuerpo, cuya dirección es perpendicular a la de la superficie de contacto.
Tensión
La tensión es un tipo de fuerza de contacto que se ejerce a través de una cuerda, un hilo, una cadena o un cable cuando estos son estirados.
Fuerza Elástica (Ley de Hooke)
La fuerza elástica ejercida por un muelle o material elástico deformado se describe por la Ley de Hooke:
Fe = -k · Δx
Donde k es la constante elástica del material y Δx es el desplazamiento respecto a la posición de equilibrio.
Diagrama de Cuerpo Libre
El Diagrama de Cuerpo Libre es una herramienta muy útil en la resolución de problemas de Dinámica, especialmente cuando interactúan múltiples cuerpos. Consiste en representar un cuerpo aislado y dibujar todas las fuerzas externas que actúan sobre él.
Leyes de Newton
| Ley | Enunciado |
|---|---|
| Primera Ley o Ley de Inercia | Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que otros cuerpos actúen sobre él. |
| Segunda Ley o Principio Fundamental de la Dinámica | La fuerza neta que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a su aceleración y tiene la misma dirección y sentido que esta. Matemáticamente: F = m · a. |
| Tercera Ley o Principio de Acción-Reacción | Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este ejerce sobre el primero una fuerza igual en magnitud y dirección, pero en sentido opuesto. |
Procedimiento para Resolver Problemas de Dinámica
Para abordar problemas de dinámica, se sugiere seguir estos pasos:
- Representar gráficamente el sistema y los objetos a los que se aplicará la 2ª Ley de Newton, dibujando todas las fuerzas que aparecen.
- Añadir los ejes de coordenadas adecuados para descomponer los vectores fuerza en sus componentes.
- Escribir y resolver las ecuaciones que plantean las componentes de la 2ª Ley de Newton (ΣFx = m·ax, ΣFy = m·ay).