Fundamentos de la Dinámica: Leyes de Newton y Conceptos Clave
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Leyes de Newton y Conceptos Fundamentales de la Dinámica
Las Leyes de Newton
1ª Ley de Newton (Principio de Inercia):
Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza, el cuerpo mantiene su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme.
2ª Ley de Newton (Principio Fundamental de la Dinámica):
La fuerza neta que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo, y tiene la misma dirección y sentido que esta.
3ª Ley de Newton (Principio de Acción y Reacción):
Si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, llamada acción, el segundo cuerpo ejerce sobre el primero una fuerza de igual magnitud y dirección, pero en sentido opuesto, llamada reacción.
Conceptos Clave de la Dinámica
Fuerza: Interacción entre dos cuerpos o entre dos partes del mismo cuerpo que puede producir deformaciones y/o cambios de velocidad.
Magnitud Vectorial: Magnitud caracterizada por módulo, dirección y sentido. Se representa por un vector, y es necesario tenerla en cuenta al operar con fuerzas.
Fuerza Total: La fuerza resultante es la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre un mismo cuerpo.
Unidad de Fuerza: En el Sistema Internacional (SI), la fuerza se mide en Newtons (N).
Peso: Fuerza de atracción gravitatoria que la Tierra ejerce sobre un cuerpo, con dirección vertical y sentido hacia abajo.
Fuerza Normal: Fuerza que ejerce una superficie de apoyo sobre un cuerpo, con dirección perpendicular a las superficies en contacto.
Tensión: Fuerza ejercida mediante hilos, cuerdas o cadenas, con la misma dirección del hilo o cuerda.
Fuerza de Rozamiento: Fuerza que se opone al movimiento de un cuerpo sobre una superficie y/o en el interior de un fluido, con la dirección del desplazamiento y en sentido contrario a este.
Fuerza Elástica: Fuerza que ejerce un muelle o un material elástico sobre un cuerpo; es proporcional al alargamiento.
Trabajo y Energía
Trabajo: Cantidad de energía transferida a un cuerpo cuando se ejercen fuerzas que producen desplazamiento y/o deformaciones.
Ley de la Energía Cinética: El trabajo total realizado sobre un cuerpo es igual a la variación de energía cinética que experimenta dicho cuerpo.
Energía Potencial: Energía que posee un cuerpo debido a su posición o configuración.
Trabajo Exterior: El trabajo realizado al elevar un cuerpo es igual a la energía potencial gravitatoria (mgh) de dicho cuerpo.
Principio de Conservación de la Energía Mecánica: Si sobre un cuerpo solo se ejercen fuerzas conservativas, su energía mecánica permanece constante.
Potencia y Rendimiento
Potencia: Trabajo efectuado en la unidad de tiempo o la energía intercambiada en la unidad de tiempo.
Rendimiento: Relación entre la energía útil transformada y la energía consumida por un dispositivo.