Dinámica: Leyes del Movimiento y Tipos de Fuerzas

Leyes de Newton

Los principios de la dinámica fueron establecidos por Isaac Newton.

• Ley de la inercia: Dice que un cuerpo que está en reposo continúa en reposo y uno que tiene un MRU (Movimiento Rectilíneo Uniforme) continúa con él, siempre que no exista una fuerza que lo impida.
• Principio fundamental: Establece que la fuerza resultante que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a la aceleración que le produce. 1 N = 10⁵ dinas, 1 kp = 9.8 N.
• Cantidad de movimiento o momento lineal: Se define como el producto de la masa por la velocidad. Se representa con p.
• Ley de acción y reacción: Si un cuerpo ejerce una fuerza llamada acción sobre otro, este ejercerá sobre el primero una fuerza llamada reacción, de igual magnitud y dirección, pero de sentido contrario. No se anulan porque actúan sobre cuerpos de distintas masas. F₁ = -F₂

El impulso (I): Se define como el producto de la fuerza que actúa sobre un cuerpo por el tiempo que está actuando.

Tipos de Fuerzas en la Naturaleza

Las fuerzas que existen en la naturaleza se pueden clasificar en cuatro grupos:

• Interacción fuerte: Son las fuerzas que mantienen unidas a las partículas más pequeñas de la materia, como los protones y los neutrones. Estas interacciones tienen lugar a distancias no superiores a un Fermi (10^-15 m).
• Interacción débil: Es la responsable de la desintegración de las partículas; su alcance es inferior al de la interacción fuerte.
• Interacción electromagnética: Tiene alcance infinito y es la segunda en intensidad después de la interacción fuerte.
• Interacción gravitatoria: Son las fuerzas más débiles de la naturaleza y su alcance no tiene límite.

Fuerza Gravitatoria y Peso

Fuerza gravitatoria: Fue estudiada por Newton y enunciada mediante la ley de gravitación universal, que dice que dos cuerpos se atraen con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos.

El peso de un cuerpo (P): Es la fuerza con la que la Tierra atrae a dicho cuerpo hacia su centro.

Fuerzas Elásticas y Ley de Hooke

Las fuerzas elásticas: Son aquellas fuerzas que generan una deformación sobre el cuerpo en el que están actuando, y dicha deformación cesa en el momento en que desaparece la fuerza. Un caso particular son las fuerzas aplicadas a los resortes; dicha fuerza responde a la ley de Hooke.

La ley de Hooke establece que la fuerza aplicada sobre un resorte es directamente proporcional al alargamiento que produce.

Fuerzas de Rozamiento

Las fuerzas de rozamiento: Son fuerzas que se oponen al avance de los cuerpos y están localizadas en las superficies de contacto de los cuerpos estudiados. Las causas principales de la existencia del rozamiento son dos:

1. La rugosidad de la superficie.
2. Las fuerzas de cohesión y de adhesión entre los átomos y moléculas de los cuerpos en contacto.

Características de las fuerzas de rozamiento:

• Se oponen al avance de los cuerpos y son paralelas al deslizamiento.
• Son proporcionales a la fuerza normal.
• No dependen del área de la superficie de contacto, pero sí del estado de dicha superficie.
• La fuerza de rozamiento es mayor al iniciarse el movimiento que cuando ya se está desplazando (rozamiento estático vs. rozamiento dinámico).

Fuerza Centrípeta

Fuerza centrípeta: Es la fuerza que aparece en los movimientos curvilíneos y uniformes debido a la existencia de la aceleración centrípeta. Va siempre dirigida hacia el centro de la trayectoria circular, en la dirección del radio.