Conceptos y Fórmulas Fundamentales de la Dinámica y la Fuerza
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Definición de Fuerza y el Newton
Fuerza es toda acción capaz de alterar el estado de reposo o de movimiento de los cuerpos o de producir en ellos alguna deformación.
Un newton (N) es la fuerza que debe aplicarse a un cuerpo de un kilogramo de masa para que incremente su velocidad 1 m/s cada segundo.
1N = 1kg · 1 m/s2
Peso y Fuerza Resultante
Peso: es la fuerza de atracción gravitatoria que la Tierra ejerce sobre un cuerpo.
Fuerza Resultante: es la fuerza que produce sobre un cuerpo el mismo efecto que el sistema de todas las fuerzas que actúan sobre él, es decir, la suma vectorial de las fuerzas del sistema.
Equilibrio y Leyes de Newton
Equilibrio de fuerzas
Decimos que dos o más fuerzas aplicadas a un mismo cuerpo están en equilibrio cuando neutralizan mutuamente sus efectos, es decir, cuando su resultante es nula.
Ley de la Inercia (Primera Ley)
Un cuerpo permanece en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme si no actúa ninguna fuerza sobre él, o bien, si la resultante de las fuerzas que actúan es nula.
Ley Fundamental de la Dinámica (Segunda Ley)
Si sobre un cuerpo actúa una fuerza resultante, este adquiere una aceleración directamente proporcional a las fuerzas aplicadas, siendo la masa del cuerpo la constante de proporcionalidad.
Ley de Acción y Reacción (Tercera Ley)
Si un cuerpo ejerce una fuerza que llamamos acción sobre otro cuerpo, este a su vez ejerce sobre el primero otra fuerza, que llamamos reacción, con el mismo módulo y la misma dirección, pero de sentido contrario.
Tipos de Fuerza
Fuerza Normal: es la fuerza que ejerce la superficie de apoyo de un cuerpo sobre este.
Fuerza de Rozamiento: es la fuerza que aparece en la superficie de contacto de los cuerpos, oponiéndose al movimiento de estos.
Cálculo de Fuerza Resultante y Peso
Fuerza Resultante
El resultado es la fuerza aplicada; se utiliza en los problemas en los que hay misma dirección y distinto sentido. Cuando el sentido es el mismo, se utiliza: R = F₁ + F₂.
Peso
P = m · a
Ley de la Dinámica
F = m · a
F - Fr = m · a
Fuerza de Rozamiento
F - Fr = m · a
Fórmulas de Cinemática
Espacio
x = x₀ + v₀t + ½ a t²
Aceleración
a = (v - v₀) / t = m/s²
Aceleración (cuando no conocemos T, pero conocemos V y e)
v² - v₀² = 2ax
a = (v² - v₀²) / 2x
Tiempo (conociendo a y v)
v = v₀ + at
t = (v - v₀) / a