Fundamentos de la Dinámica: Leyes de Newton y Fuerzas
La Dinámica es la parte de la Física que estudia los movimientos y sus causas, y los relaciona con las fuerzas que actúan en cada caso. La fuerza es toda causa capaz de modificar el estado de reposo o movimiento de un cuerpo, o de alterar su forma. La fuerza mide la intensidad de la interacción que se produce entre dos cuerpos. La cantidad de movimiento o movimiento lineal se define como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad. Tiene la dirección y sentido de la velocidad, por lo tanto, es tangente a la trayectoria.
Leyes de Newton
1ª Ley de Newton o Principio de Inercia: "Un cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a no ser que sobre él actúe alguna fuerza resultante externa".
Considerando la definición de cantidad de movimiento, la 1ª Ley de Newton se puede expresar como: "Cuando una partícula está aislada, sin interaccionar con nada, su cantidad de movimiento permanece constante". (Las partículas aisladas no existen).
La inercia es la propiedad que tienen los cuerpos de tender a continuar en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, la tendencia a conservar su cantidad de movimiento. La masa inerte: cuanto mayor sea la masa de un cuerpo, mayor resistencia ofrece éste a cambiar su estado de reposo o de movimiento.
Llamamos sistema de referencia inercial a toda partícula o sistema aislado, libre, no sujeto a interacción, que está en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme. (No conocemos ningún sistema inercial, pero sí podemos utilizar como sistema inercial aquel cuyo movimiento no afecta a los movimientos que estudiamos).
2ª Ley de Newton o Principio Fundamental de la Dinámica: Cuando una partícula interacciona con otra partícula, su cantidad de movimiento se modifica. El impulso mecánico es el producto de la fuerza por el tiempo durante el que actúa sobre un cuerpo.
Teorema de la conservación de la energía: "La cantidad de movimiento de un sistema permanece constante mientras que no actúe sobre él ninguna fuerza exterior".
Fuerzas
Las fuerzas que actúan sobre un cuerpo son debidas a la presencia de otros cuerpos más o menos próximos.
Principio de acción y reacción o 3ª Ley de Newton: "Si un cuerpo ejerce una fuerza (acción) sobre otro, éste a su vez ejerce otra igual y de sentido contrario (reacción) sobre el primero".
La fuerza gravitatoria se produce únicamente entre partículas con masa, siempre es atractiva, y tiene alcance ilimitado. Ley de la Gravitación Universal: "Dos cuerpos cualesquiera del universo se atraen con una fuerza que es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que existe entre sus centros".
El peso de un cuerpo es la fuerza con la que la Tierra lo atrae, es, por tanto, una magnitud vectorial de dirección vertical y sentido hacia el centro de la Tierra.
Las fuerzas de rozamiento son fuerzas de contacto que se oponen al deslizamiento de un cuerpo sobre otro. El coeficiente de rozamiento es el número que depende exclusivamente de la naturaleza de las superficies de contacto. Tiene un valor diferente si el cuerpo está en reposo (coeficiente de rozamiento estático) o si está en movimiento (coeficiente de rozamiento dinámico).
La tensión es la fuerza que se ejerce en cualquier punto de una cuerda o la fuerza que la cuerda ejerce sobre un cuerpo.