Fundamentos de la Dinámica: Leyes de Newton y Fuerza de Rozamiento

Principio de la dinámica: Supongamos ahora que tenemos una partícula sometida a una acción exterior. Como es lógico, se modificará su velocidad y, en consecuencia, su momento lineal. Este suceso tardará un tiempo en producirse y, por tanto, podrán relacionarse entre sí ambas magnitudes, es decir, la variación del momento lineal y del tiempo. Si consideramos intervalos muy pequeños de tiempo, esta ecuación se puede expresar así: m·dv/dt=a. La expresión m·a, de acuerdo con la segunda ley de Newton, corresponde a la fuerza que originó la variación del momento lineal del cuerpo al actuar sobre él. La definición de esta ecuación dp/dt=F, es la siguiente: La fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual a la derivada, respecto al tiempo, de su momento lineal. La expresión F=m·a, se conoce por el nombre de ecuación fundamental de la dinámica, cuyo enunciado es el siguiente: si sobre un cuerpo actúa una fuerza, o varias fuerzas cuya resultante no sea nula, dicho cuerpo acaba adquiriendo una aceleración cuyo valor es directamente proporcional a la fuerza aplicada e inversamente proporcional a la masa del cuerpo.

Principio de Inercia

La primera ley de Newton, conocida como principio de Inercia, puede entenderse como consecuencia del principio fundamental. En efecto, si sobre un cuerpo no actúa fuerza alguna, la aceleración a la que estará sometido será nula y, en consecuencia, no habrá cambio alguno en su velocidad.

Fuerza de rozamiento

Es toda fuerza opuesta al movimiento que se manifiesta entre las superficies de contacto de dos cuerpos desde el momento en que uno de ellos se mueve o intenta moverse sobre el otro. La causa de la existencia de esta fuerza es la siguiente: las superficies de los cuerpos, incluso las de los aparentemente lisos, no son lisas, sino que presentan una serie de asperezas que hacen que al apoyar un cuerpo sobre otro, encajen entre sí, lo que obliga a la aplicación de una fuerza adicional con el objetivo de eliminar tal encaje. La fuerza efectiva, neta o resultante de la aplicación de otra para intentar o conseguir mover un cuerpo se obtiene de esta ecuación: Fneta=Faplicada-Frozamiento.

Leyes experimentales del rozamiento

1. El rozamiento es independiente de la velocidad y del valor de la superficie de los cuerpos en contacto.
2. El rozamiento depende de la naturaleza de los cuerpos en contacto y del grado de pulimiento de sus superficies.
3. El rozamiento es proporcional a la fuerza que actúa sobre el móvil perpendicularmente al plano del movimiento.

M=Fr/N, se define como la relación que existe entre la fuerza de rozamiento y la que actúa sobre el móvil perpendicularmente a su plano de deslizamiento. La expresión Fr=M·n, indica el valor mínimo de la fuerza que hay que ejercer para lograr el movimiento del cuerpo y el máximo valor de la fuerza de rozamiento. Si el valor de la fuerza aplicada es menor que el máximo de la fuerza de fricción, el cuerpo no se moverá.