Leyes de Newton: Conceptos Clave de la Dinámica

Leyes de la Dinámica: Conceptos Fundamentales

Primera Ley de la Dinámica (Principio de Inercia)

Un cuerpo se mantiene en reposo o en Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) si la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre él es cero. La tendencia de los cuerpos a mantener su estado de reposo o movimiento recibe el nombre de inercia.

Segunda Ley de la Dinámica (Ley de Newton)

Si sobre un cuerpo actúa una fuerza resultante distinta de 0, dicho cuerpo experimenta una aceleración directamente proporcional a esa fuerza e inversamente proporcional a su masa. Matemáticamente se expresa como: F = m * a. La masa de un objeto es una medida de su inercia a cambiar su velocidad, pues cuanto mayor es la masa, menor es la aceleración producida por una misma fuerza.

Un Newton (N) se define como la fuerza que, actuando sobre una masa de 1 kg, le produce una aceleración de 1 m/s².

Tercera Ley de la Dinámica (Principio de Acción y Reacción)

A toda fuerza ejercida por un cuerpo sobre otro (acción) le corresponde otra igual en módulo y de sentido contrario (reacción), ejercida por el segundo cuerpo sobre el primero. Según el principio de acción y reacción, las fuerzas siempre se dan por parejas, cada fuerza es la reacción correspondiente a la otra fuerza. La fuerza de acción y la fuerza de reacción actúan sobre cuerpos distintos.

Fuerzas de Rozamiento

Las fuerzas de rozamiento (F_r) son fuerzas de fricción que se oponen al movimiento. Tienen la dirección del movimiento y sentido contrario. Se calculan mediante la fórmula: F_r = μ * N, donde μ es el coeficiente de rozamiento y N es la fuerza normal a la superficie de contacto. En un plano horizontal, la fórmula se simplifica a: F_r = μ * m * g.

Fuerza Centrípeta y Centrífuga

La aceleración centrípeta (a_c) se define como: a_c = v² / R, donde v es la velocidad tangencial y R es el radio de la trayectoria circular. Esta aceleración debe ser producida por una fuerza que recibe el nombre de fuerza centrípeta (F_c), que se calcula como: F_c = m * (v² / R).

La fuerza centrífuga es igual en módulo y dirección que la fuerza centrípeta, pero de sentido contrario. No son una pareja acción-reacción, pues las dos actúan sobre el mismo cuerpo.

Impulso y Cantidad de Movimiento

El impulso (I) de una fuerza constante es el producto de esa fuerza por el tiempo que está actuando: I = F * Δt. Se mide en Newtons por segundo (N * s). La cantidad de movimiento o momento lineal (p) es el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad: p = m * v. Se mide en kg * m/s.

Principio de Conservación de la Cantidad de Movimiento

Si el impulso es nulo, la cantidad de movimiento no se modifica. El Principio de Conservación de la Cantidad de Movimiento establece que cuando sobre un sistema material no actúan fuerzas externas, su cantidad de movimiento permanece constante.