Conceptos Fundamentales de Fuerzas y Dinámica

Equilibrio de Fuerzas y Conceptos Fundamentales

Equilibrio de un Sistema de Fuerzas

Un sistema de fuerzas está en equilibrio cuando sus componentes neutralizan mutuamente sus efectos, es decir, cuando su resultante es nula.

Fuerza Equilibrante de un Sistema de Fuerzas

La fuerza equilibrante de un sistema de fuerzas es aquella que anula el efecto de un sistema de fuerzas que actúa sobre un cuerpo. La equilibrante es una fuerza igual y de sentido contrario a la resultante.

Principios de la Dinámica de Newton

Principio de Inercia (Primera Ley de Newton)

Todo cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo y uniforme mientras no actúe sobre él una fuerza neta. La inercia es la tendencia de un cuerpo a mantener su estado de reposo o de movimiento.

Segunda Ley de Newton (Ecuación Fundamental de la Dinámica)

Todas las fuerzas originan aceleraciones. Si sobre un cuerpo actúa una fuerza neta, esta es igual a la masa del cuerpo por la aceleración. Fórmula: F = m · a

Tercera Ley de Newton (Ley de Acción-Reacción)

Si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este ejerce sobre el primero una fuerza igual y contraria. Son simultáneas y, aunque a veces no se aprecien, no se anulan porque se ejercen sobre cuerpos distintos.

Tipos de Fuerzas Fundamentales

Fuerzas Gravitatorias

Las fuerzas gravitatorias son fuerzas de acción y reacción, atractivas entre masas. Dos cuerpos cualesquiera se atraen entre sí con una fuerza que es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Fórmula: F = G · (m1 · m2) / d²

Donde G es la constante de gravitación universal (G = 6.67 × 10-11 N·m²/kg²).

Peso de un Cuerpo

El peso de un cuerpo es la fuerza con la que la Tierra lo atrae, siendo un caso particular de la ley de la gravitación universal. Fórmula: P = m · g (donde g es la aceleración de la gravedad) o F = (Mt · m) / d² (aplicando la ley de gravitación universal).

Fuerza Normal

La fuerza normal es la fuerza que una superficie ejerce sobre los cuerpos colocados en ella, siendo siempre perpendicular a la superficie de separación.

Fuerza de Rozamiento (Fricción)

La fuerza de rozamiento (o fricción) son fuerzas que aparecen en la superficie de contacto entre dos cuerpos. No depende del área de la superficie de contacto, sino de la naturaleza de los materiales en contacto. Fórmula: F = μ · N

Donde μ es el coeficiente de rozamiento y N es la fuerza normal.

Dinámica del Movimiento Rectilíneo

La dinámica del movimiento rectilíneo se refiere al movimiento de un cuerpo sobre un plano horizontal cuando las fuerzas son paralelas al plano. Podemos distinguir dos casos principales:

• Sin rozamiento: La fuerza de rozamiento es despreciable.
• Con rozamiento: La fuerza de rozamiento no es despreciable.