Tema 6 – Fuerzas y movimiento.
Objetivos fundamentales:
-
Enunciar la primera ley de Newton. Conocer el
concepto de inercia.
-
Enunciar la segunda ley de Newton. Comprender
que el efecto de las fuerzas es modificar el movimiento.
-
Resolver ejercicios de Dinámica en los que haya
que utilizar descomposición de fueras sobre los ejes de coordenadas.
-
Enunciar la tercera ley de Newton.
-
Definir cantidad de movimiento y relacionarla
con las fuerzas que actúan.
La Dinámica.
La dinámica es la parte de la
mecánica que estudia el movimiento de los cuerpos atendiendo a las causas que
lo producen.
La fuerza es la responsable del
movimiento de un cuerpo, de cómo se mueve.
La dinámica clásica, basada en
las leyes de Newton es válida para estudiar el movimiento de cuerpos
macroscópicos que se desplazan con una velocidad pequeña en comparación con la
velocidad de la luz.
Primera ley de la dinámica: Principio de inercia. 1ª Ley
de Newton
Un
cuerpo se mantiene en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme si la
resultante de todas las fuerzas que actúan sobre él es cero.
Todo
cuerpo tiende a mantener a cada instante su velocidad, a esto se le llama
inercia.
Ley fundamental de la Dinámica. 2ª Ley de Newton
La
fuerza resultante sobre un cuerpo es igual al producto de la masa del cuerpo
por la aceleración que le comunica.
∑ F = m·a
El
efecto de la fuerza es comunicar una aceleración, es decir, modificar el
movimiento del cuerpo sobre el que actúa.
En
esta fórmula, la masa modera el efecto de la fuerza: a mayor masa, menor es la
aceleración que adquiere el cuerpo.
Tercera ley de la Dinámica: Principio de acción y reacción (3ª Ley de
Newton)
Cuando
un cuerpo produce una fuerza sobre otro cuerpo este a su vez ejerce una fuerza,
sobre el primero, del mismo módulo y dirección, y de sentido opuesto.
Para
interpretar correctamente esta ley hay que tener en cuenta dos consideraciones:
-
Aunque las fuerzas, acción y reacción, sean
iguales, sus efectos dependen de la masa de cada cuerpo.
-
El movimiento de un cuerpo depende del conjunto
de fuerzas que actúan sobre él.
Resolución de problemas de dinámica.
-
Dibujo del cuerpo con las fuerzas que actúan
sobre él.
-
Señalar la dirección y sentido de la
aceleración.
-
Se las fuerzas tienen diferentes direcciones,
trazar dos ejes perpendiculares, uno de ellos en la dirección de la
aceleración.
-
Igualar la suma de las componentes de las
fuerzas en la dirección de la aceleración al producto de masa por aceleración.
Cantidad de movimiento.
La
cantidad de movimiento se define como el producto de la masa de un cuerpo por
su velocidad. Magnitud vectorial.
p
= m·v > kg·m/s
La
masa determina la consistencia que tiene el movimiento del cuerpo; cuanto mayor
es la masa, mayor cantidad de movimiento tiene un cuerpo para una misma
velocidad.
Podemos
reflejar en la cantidad de movimiento lo que dice cada ley de Newton:
-
De acuerdo con la primera ley de Newton podemos
decir que si no actúan fuerzas sobre un cuerpo, su cantidad de movimiento se
mantiene constante.
-
∑F = m·a →
∑F = ∆p/∆t
La fuerza resultante determina la rapidez con
que cambia la cantidad de movimiento de un cuerpo.
Fuerza
Gravitatoria
Newton
enuncia la ley de gravitación universal en la que se expresa el valor de la
fuerza gravitatoria, y dice lo siguiente: Dos cuerpos se atraen con una fuerza
en la dirección que los une que es directamente proporcional al producto de sus
masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
m1·m2
F
= G· ------------- G
= 6,67 · 10-11
d2
El
peso de los cuerpos
El
peso de un cuerpo es una consecuencia de la ley de gravitación.
p
= m·g mT
g
= G· -------
r2
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