Conceptos Fundamentales de la Dinámica: Fuerzas, Leyes de Newton e Inercia

Conceptos Fundamentales de la Dinámica: Fuerzas, Leyes y Aplicaciones

En física, el estudio del movimiento y sus causas es esencial. A continuación, se detallan algunos de los conceptos más importantes relacionados con las fuerzas y las leyes que rigen su comportamiento.

Fuerza

La fuerza es toda interacción capaz de modificar la velocidad de un cuerpo o de producir deformaciones en él.

Ley de Hooke

La Ley de Hooke establece que las fuerzas aplicadas sobre cuerpos elásticos ideales son directamente proporcionales a las deformaciones producidas.

Fuerzas Concurrentes

Las fuerzas concurrentes son aquellas que están aplicadas en el mismo punto. La fuerza resultante, R (representada como un vector), de un conjunto de fuerzas es aquella que produce el mismo efecto que el conjunto de fuerzas a las que sustituye.

Tipos de Fuerzas Concurrentes:

• Fuerzas concurrentes de igual dirección: La resultante tiene la misma dirección y su intensidad es la suma algebraica de las fuerzas concurrentes.
• Fuerzas concurrentes perpendiculares: La resultante es la hipotenusa del triángulo rectángulo formado por las concurrentes. Forma un ángulo α con el eje X.
• Fuerzas concurrentes cualesquiera: La resultante se calcula mediante la regla del paralelogramo.

Primera Ley de Newton (Ley de Inercia o Primer Principio de la Dinámica)

Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza o la fuerza neta resultante que actúa sobre él es cero, el cuerpo mantiene su velocidad constante: si está en reposo, sigue en reposo; si está en movimiento, sigue con movimiento rectilíneo uniforme.

Del mismo modo, si un cuerpo tiene una velocidad constante, puede afirmarse que la fuerza neta que actúa sobre él es nula.

Inercia

La inercia es la tendencia natural de un cuerpo a conservar su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme. Es un atributo propio de los cuerpos.

Tercera Ley de Newton (Principio de Acción y Reacción)

Si un cuerpo A ejerce una fuerza, denominada acción, sobre otro cuerpo B (F_AB, un vector), este produce a su vez sobre el primero otra fuerza (F_BA, un vector), llamada reacción, de la misma intensidad y sentido contrario.

Características de las Fuerzas de Acción y Reacción:

• Siempre se presentan por parejas y son simultáneas. No importa a cuál se denomine acción y a cuál reacción.
• Son iguales en magnitud y opuestas en dirección, pero nunca se anulan entre sí cuando se aplican sobre objetos diferentes; es decir, no pueden sumarse para obtener una resultante nula sobre un único cuerpo. Esta es la razón de que se mueva el cochecito del ejemplo: solo actúa una fuerza neta sobre el mismo.
• Las dos fuerzas son iguales en magnitud, pero pueden producir efectos diferentes en cada cuerpo, dependiendo de sus masas y otras propiedades.