Fundamentos de la Dinámica: Leyes, Movimiento y Energía

Primera Ley o Principio de la Inercia: Todo cuerpo tiende a permanecer en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme, a no ser que una fuerza obligue al cuerpo a salir de tales estados.

Segunda Ley o Principio de la Proporcionalidad entre las Fuerzas y las Aceleraciones: F = m * a (Ecuación fundamental de la dinámica).

Tercera Ley o Principio de Acción y Reacción: Si un cuerpo ejerce sobre otro cuerpo una fuerza (acción), este último ejercerá sobre el primero una fuerza (reacción) del mismo módulo y dirección que la primera, pero de sentido contrario a ella.

Cantidad de Movimiento o Movimiento Lineal

Se define como el producto de la masa de un cuerpo por la velocidad que lleva: p = m * v. La cantidad de movimiento es una magnitud vectorial y llevará la misma dirección y sentido que la velocidad.

• CGS: g * cm/s
• EQ: 10^5
• SI: Kg * m/s
• EQ: 9.8
• ST: UTM * m/s

Concepto de Impulso

Se define como el valor de una fuerza por el tiempo que tarda en actuar esta. Es una magnitud vectorial y llevará la misma dirección y sentido que la fuerza. I = F * t

• CGS: dina * s
• EQ: 10^5
• SI: N * s
• EQ: 9.8
• ST: kp * s

Coeficientes de Rozamiento

Si el cuerpo se encuentra en reposo, se define el coeficiente de rozamiento estático como la relación que existe entre la fuerza que hay que aplicar para que el cuerpo comience a moverse y la fuerza normal o perpendicular al plano. Si el cuerpo se encuentra en movimiento, se define el coeficiente de rozamiento cinético como la relación que existe entre la fuerza que hay que aplicar para que el cuerpo continúe moviéndose con MRU y la fuerza normal o perpendicular al plano. Ambos coeficientes no tienen unidades por tratarse de cocientes entre dos fuerzas.

Trabajo

Es el producto escalar del vector fuerza por el vector desplazamiento, siendo igual al módulo de la fuerza por el módulo del desplazamiento y por el coseno del ángulo que forman la dirección de la fuerza con la dirección del desplazamiento. W = F * Δr W = |F| * |Δr| * cos(α)

• CGS: dina * cm (ergio)
• EQ: 10^7
• SI: N * m (Julio)
• EQ: 9.8
• ST: kp * m (kilogrametro)

Concepto de Potencia

Es el trabajo realizado en la unidad de tiempo: P = W / t

• CGS: Ergio/s
• EQ: 10^7
• SI: Julio/s (vatio)
• EQ: 9.8
• ST: kilogrametro/s

Existen dos unidades prácticas: 1 Kw = 10^3 W y 1 CV = 735.5 W

Energía

Es la capacidad que tienen los cuerpos para producir un trabajo. Se define a la energía mecánica como la suma de la energía cinética (Ec) y la energía potencial (Ep).

Energía Cinética

Es la capacidad que tienen los cuerpos para producir un trabajo cuando se encuentran en movimiento, y por tanto, dependiendo de su velocidad. Ec = 1/2 mv^2 - 1/2 mvo^2

Energía Potencial

Es la capacidad que tienen los cuerpos para producir un trabajo en función de su posición, y por tanto, con respecto a la altura en la que se encuentran. Se clasifica en energía potencial gravitatoria y en energía potencial elástica.

Energía Potencial Gravitatoria: Ep = mgh - mgho

Energía Potencial Elástica: Si tenemos un muelle al aplicarle una fuerza se va a producir un alargamiento y por tanto se ejerce un trabajo que se va a invertir en una variación de la energía potencial. Ep = 1/2 Kx^2, donde k es la constante elástica del muelle y x es el alargamiento.

Las unidades de energía son las mismas que las del trabajo: ergio, julio y kilogrametro.

Diferencia entre Calor y Temperatura

Se define a la temperatura como la medida de la energía cinética media de las partículas de un cuerpo. La temperatura se expresa en grados, existiendo diferentes escalas termométricas. Se define al calor como una forma de energía que se transfiere entre dos cuerpos que se encuentran a distinta temperatura. Al ser el calor una forma de energía, en el SI se expresará en julios. Unidad práctica: julio (0.24 cal).

Calor Específico

Es la cantidad de calor que hay que suministrar a la cantidad de masa de una sustancia para elevar su temperatura a 1 kelvin.

Carga Eléctrica

Es una cantidad conservada y que se caracteriza a los cuerpos cargados.

Corriente Eléctrica

Es el paso de electrones a través de un cuerpo conductor entre dos puntos que se encuentran a diferente potencial eléctrico.

Intensidad

Es el número de cargas eléctricas que atraviesan un circuito eléctrico en la unidad de tiempo: I = Q / t

Diferencia de Potencial

Es el trabajo que hay que realizar para transportar la carga eléctrica desde el punto de mayor potencial al punto de menor potencial: V = W / Q

Ley de Ohm

La intensidad de corriente eléctrica es directamente proporcional a la diferencia de potencial e inversamente proporcional a la resistencia: I = V / R