4. DINÁMICA Y ESTÁTICALa dinámica estudia las fuerzas como causas productoras del movimiento, relacionándolas con la masa y la aceleración del cuerpo que se mueve. Mientras que la estática se encarga del estudio de las condiciones que deben cumplir las fuerzas para que un cuerpo esté en equilibrio. Concepto de fuerza: Es una cantidad vectorial (requiere magnitud dirección y sentido) capaz de producir o modificar un movimiento o deformar un cuerpo. La fuerza generalmente se representa por una F y sus unidades son: En el sistema MKS es el Newton (Nw), que se define como la fuerza que comunica una aceleración de 1m/s 2 a un cuerpo de 1 kg de masa (1Nw = 1 kg × m/s 2 ). En el sistema CGS es la Dina (es la fuerza que comunica una aceleración de 1 cm/s 2 a un cuerpo de 1 g de masa) Leyes de NewtonPrimera ley: (Inercia) Un cuerpo mantiene su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme(en una de estas condiciones el cuerpo está en equilibrio) a menos que sobre él actúe alguna fuerza resultante diferente de cero. Segunda ley: (Movimiento) El cambio de momentum de un cuerpo por unidad de tiempo, es igual a la fuerza neta que actúa sobre él y tiene lugar en la dirección de esa fuerza; en otras palabras, la fuerza neta que se ejerce sobre un cuerpo es igual a su masa multiplicada por la aceleración que este adquiere:
Tercera ley: (Acción-Reacción) siempre que un cuerpo A ejerza fuerza sobre otro B, el cuerpo B ejerce simultáneamente otra fuerza igual y de dirección opuesta sobre el cuerpo A. A una cualquiera de estas fuerzas se le llama acción y a la otra reacción; es importante tener en cuenta que estas fuerzas actúan sobre cuerpos diferentes, por lo cual nunca se anulan. Fuerzas en la NaturalezaEn la vida cotidiana interactuas con una gran cantidad de fuerzas que son las causantes de muchos de los fenómenos que observas a diario; entre esas fuerzas sobresalen: Fuerza Normal: Es la fuerza que ejerce una superficie sobre el cuerpo apoyado sobre ella; aparece SOLAMENTE cuando un cuerpo ESTÁ APOYADO sobre otro y está dirigida perpendicularmente a la superficie de apoyo, se representa por la letra N:
El Peso: es la fuerza de atracción que ejerce la tierra sobre los cuerpos; está dirigida hacia abajo (hacia el centro de la tierra) y siempre está presente. Se representa por W y se determina mediante la siguiente relación:
Donde m es la masa del cuerpo y g es la aceleración de la gravedad. La Tensión: es la fuerza que ejerce una cuerda completamente estirada atada a un cuerpo. Toma la misma dirección de la cuerda y la misma intensidad; si la cuerda es la misma, la tensión es igual en cualquier punto. Se representa mediante la letra T:
Fuerza de rozamiento: Es la fuerza que se produce por interacción de un cuerpo con una superficie rugosa; entre más rugosa sea, la fuerza de rozamiento es mayor. Aparece cuando un cuerpo se mueve sobre otro y va dirigida en dirección contraria al movimiento. Se denota por F r o F f (fuerza de fricción). La relación matemática que permite calcularla es:
Fuerza elástica: Es una fuerza de reacción que presentan los resortes cuando sobre él actúa otra fuerza para deformarlo. La fuerza elástica de un resorte se determina por la ley de Hooke:
Donde k es la constante elástica del resorte y x es la longitud que se estira o se comprime el resorte; el signo menos significa que la fuerza elástica restauradora actúa en sentido contrario a la fuerza deformadora. Diagrama de cuerpo libreUn diagrama de cuerpo libre o de fuerzas es la representación en un plano cartesiano de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo; su realización es necesaria para la solución de problemas de dinámica y de estática. El procedimiento para lograrlo es el siguiente:
Ejemplo. Dibujar el diagrama de cuerpo libre de una caja que es arrastrada sobre una superficie rugosa con una cuerda que forma 45 ° con la horizontal.
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Observa el programa de simulación Solucionador Fisica 4 de Dinámica, aquí podrás plantear tu propio problema y ver su solución. |
