Conceptos Fundamentales de Mecánica Clásica: Movimiento, Fuerza y Equilibrio

Introducción a la Mecánica Clásica

La mecánica es la rama de la física que estudia el movimiento de los objetos y las fuerzas que lo modifican. Se divide principalmente en las siguientes áreas:

Ramas de la Mecánica

Cinemática

Analiza el movimiento de los objetos sin hacer referencia a las fuerzas que actúan sobre ellos.

Dinámica

Estudia la relación entre las fuerzas y su efecto sobre el movimiento de los cuerpos.

Estática

Se enfoca en el estudio del equilibrio de los cuerpos, es decir, las situaciones en las que las fuerzas se anulan entre sí.

Conceptos Fundamentales del Movimiento

Desplazamiento

Es el cambio de posición de un cuerpo entre dos instantes de tiempo. Es una magnitud vectorial.

Rapidez

Magnitud física escalar que expresa la distancia recorrida por un objeto en función del tiempo.

Velocidad

Magnitud física vectorial que expresa el cambio de posición (desplazamiento) de un objeto en función del tiempo.

Aceleración

Es el cambio de velocidad con respecto al tiempo. Es una magnitud vectorial.

Tipos de Movimiento

Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

Es aquel en el cual un móvil recorre desplazamientos iguales en tiempos iguales.

Características del MRU:

• Recorre distancias iguales en tiempos iguales.
• La velocidad es constante y se calcula dividiendo la distancia recorrida entre el tiempo empleado.

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA)

Es un movimiento cuya trayectoria es una línea recta y su aceleración es constante, lo que significa que la velocidad varía uniformemente con el tiempo.

Caída Libre

Movimiento de un objeto bajo la única influencia de la aceleración de la gravedad. En el modelo ideal, se desprecia la resistencia del aire.

Tiro Vertical

Movimiento en el cual se lanza un objeto verticalmente hacia arriba, viéndose afectado únicamente por la aceleración de la gravedad.

Leyes de Newton y Conceptos de Dinámica

Primera Ley de Newton (Ley de la Inercia)

Un cuerpo permanecerá en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme a menos que una fuerza exterior neta actúe sobre este.

Segunda Ley de Newton (Principio Fundamental de la Dinámica)

La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él, e inversamente proporcional a su masa. La aceleración tiene la misma dirección que la fuerza neta.

Inercia

Es la propiedad que tienen los cuerpos de oponerse a modificar su estado de reposo o movimiento.

Centro de Masa o de Gravedad

Es el punto geométrico que dinámicamente se comporta como si en él estuviera aplicada la resultante de las fuerzas externas al sistema. En un campo gravitatorio uniforme, coincide con el punto donde se aplica el peso del cuerpo.

Movimiento Circular

Radián

Es la unidad de medida de un ángulo en el Sistema Internacional. Un radián es el ángulo cuyo arco tiene una longitud igual a su radio.

Velocidad Tangencial

Es la velocidad lineal de un punto en un cuerpo que rota. Es un vector tangente a la trayectoria circular en cada instante.

Velocidad Angular

Mide la rapidez con la que cambia el ángulo en el tiempo para un objeto en rotación. Se expresa en radianes por segundo.

Aceleración Centrípeta

Es la aceleración que experimenta un cuerpo en movimiento curvilíneo y que está dirigida hacia el centro de curvatura de la trayectoria. Es responsable del cambio en la dirección del vector velocidad. Este tipo de aceleración es una consecuencia fundamental del movimiento circular.