Leyes de Newton y movimiento circular uniforme: resumen de dinámica

Resumen

El documento explica la dinámica, la parte de la física que estudia las causas del movimiento. Repasa las tres leyes de Newton (inercia, ley fundamental con momento lineal e impulso, y acción y reacción) y los principales tipos de fuerzas de contacto. Termina con el movimiento circular uniforme y la fuerza centrípeta que lo produce.

Puntos clave

La ley de la inercia establece que un cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme si no actúa una fuerza resultante.
El momento lineal es p = mv, y la fuerza neta es igual a la variación del momento: Fneta = dp/dt.
El impulso mecánico I = FΔt es igual a la variación del momento lineal Δp.
Acción y reacción: si A ejerce una fuerza sobre B, B ejerce sobre A una fuerza igual y opuesta, aplicadas a objetos distintos.
La fuerza elástica cumple la ley de Hooke: F = -kx.
En el MCU la velocidad cambia de dirección y la aceleración centrípeta es ac = v²/R.
La fuerza centrípeta es Fc = mv²/r = mω²R y se dirige al centro de la trayectoria.

Ponte a prueba

Dinámica del Movimiento

Leyes de Newton

La dinámica estudia las causas del movimiento. Un sistema de referencia en reposo o con velocidad constante es inercial. Imaginemos un sistema sin interacción con el universo.

1. Ley de la Inercia

La inercia es la tendencia de los objetos a permanecer en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme (MRU). Todo cuerpo permanece en reposo o MRU a menos que actúe una fuerza resultante.

2. Ley Fundamental de la Dinámica

El momento lineal (cantidad de movimiento) es una magnitud vectorial directamente proporcional a la masa y velocidad: p = mv. Si la fuerza neta es cero, el momento se conserva: p_antes = p_después. Toda fuerza resultante causa una variación del momento lineal: F_neta = ma = dp/dt.

El impulso mecánico relaciona la fuerza neta con el tiempo de actuación: I = FΔt = Δp. Es útil cuando una fuerza intensa actúa por un tiempo breve.

3. Ley de Acción y Reacción

Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre B (acción), B ejerce sobre A una fuerza igual y opuesta (reacción). Estas fuerzas actúan simultáneamente, pero no se anulan al actuar sobre objetos distintos.

Interacciones de Contacto

Normal: Fuerza perpendicular a la superficie que sostiene un cuerpo.
Rozamiento: Fuerza paralela a las superficies en contacto, oponiéndose al movimiento relativo. El coeficiente de rozamiento depende de la naturaleza y rugosidad de las superficies.
Tensión: Fuerza transmitida en una cuerda o cable.
Fuerza Elástica (Ley de Hooke): La deformación de un objeto elástico es proporcional y opuesta a la fuerza aplicada: F = -kx.

Movimiento Circular Uniforme (MCU)

En el MCU, la velocidad es constante en magnitud, pero cambia de dirección. La aceleración centrípeta se dirige al centro de la trayectoria: a_c = v²/R.

Fuerza Centrípeta

Es la fuerza neta que causa el MCU, dirigida al centro de la trayectoria: F_c = ma_c = mv²/r = mω²R.

Preguntas frecuentes

¿Qué dice la ley de la inercia?

Todo cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme a menos que actúe sobre él una fuerza resultante. La inercia es la tendencia de los objetos a mantener su estado de movimiento.

¿Qué es el impulso mecánico?

Es la relación I = FΔt entre la fuerza neta y el tiempo de actuación, e iguala la variación del momento lineal Δp. Resulta útil cuando una fuerza intensa actúa durante un tiempo breve.

¿Cuál es la fórmula de la fuerza centrípeta?

La fuerza centrípeta es Fc = mac = mv²/r = mω²R. Es la fuerza neta que causa el movimiento circular uniforme y está dirigida al centro de la trayectoria.