Principios Básicos de la Mecánica Clásica y Sistemas de Referencia
Fuerzas fundamentales
- Gravitacional: atracción entre objetos.
- Electromagnética: atracción o repulsión entre cargas.
- Nuclear fuerte: entre partículas subatómicas.
- Nuclear débil: entre partículas subatómicas durante ciertos procesos de decaimiento radiactivo.
1ª Ley de Newton: Principio de Inercia
Todo cuerpo tiende a continuar en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme (M.R.U.) a menos que una fuerza neta actúe sobre él.
Sistemas de referencia
- Sistema de referencia inercial: Cuerpo que se considera inmóvil o en M.R.U., al estar libre de interacciones, y que con respecto a él se examina el movimiento de otros cuerpos. Se dice que un sistema de referencia es inercial si en él se cumplen las leyes de Newton.
- Sistema de referencia no inercial: Aquel que está unido a un cuerpo acelerado, tal como un auto cambiando de velocidad, un carrusel, etc.
Definición operacional de fuerza y unidades
| Sistema | Masa | Fuerza | Aceleración |
|---|---|---|---|
| S.I. | Kilogramo | Newton | m/s² |
| c.g.s. | Gramo | Dina | cm/s² |
| Inglés | Slug | Libra | ft/s² |
Conceptos clave
Masa inercial: Efecto de la misma fuerza sobre diferentes cuerpos. Se aplica una fuerza que produjo 2 m/s² de aceleración al kilogramo estándar. Aplicando la misma fuerza, ¿cuál es la masa de un cuerpo que acelera a 0.50 m/s²?
Cuerpo libre: Aquel que se halla tan lejos de todos los demás que no sufre ninguna influencia por parte de estos.
Sistema: Por sistema nos referiremos al conjunto de uno o más cuerpos, y por fuerzas externas, aquellas que están fuera del sistema. No consideraremos fuerzas internas, es decir, aquellas dentro del sistema.
2ª Ley de Newton: Ecuación fundamental de la mecánica clásica
3ª Ley de Newton: Acción y reacción
Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, el segundo siempre ejerce una fuerza sobre el primero. Ambas fuerzas son de igual magnitud y dirección, pero de sentidos opuestos. Siempre operan sobre cuerpos diferentes.
Peso y masa
El peso de un cuerpo en la Tierra es la fuerza de gravedad ejercida sobre él por el planeta. La aceleración de la gravedad (g) varía en distintos puntos de la Tierra; un cuerpo cuya masa es de 1 kg tiene un peso de 9.80 N en un lugar donde g = 9.80 m/s², y el mismo cuerpo tendrá un peso de 9.78 N en un lugar donde g = 9.78 m/s².