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DINAMICA DE LOS MOVIMIENTOS

Cuando se desea mover un objeto de un lugar a otro se realiza una fuerza

DEFINICIÓN DE FUERZA.- Es aquello que es capaz de producir o modificar el estado de movimiento de un cuerpo.

Cuando un cuerpo está en reposo su velocidad es cero, al aplicar una fuerza al cuerpo su velocidad es diferente a cero.

Las fuerzas pueden producir varios efectos en los cuerpos como deformaciones, estas pueden ser de dos tipos:

1. Deformaciones plásticas.- Se produce cuando un cuerpo recibe una fuerza y modifica su forma, pero cuando la fuerza deja de actuar, el cuerpo no vuelve a su forma inicial.
2. Deformaciones elásticas.- Se produce cuando la fuerza actúa sobre un cuerpo le produce una deformación y cuando deja de actuar dicha fuerza el cuerpo vuelve a su forma inicial.  

TIPOS DE FUERZA.- Las fuerzas en la naturaleza pueden dividirse en dos grandes grupos:

1. Fuerza de contacto.- Son aquellas en las que hay contacto físico entre dos objetos, por ejemplo al jalar, empujar o parear una pelota.
2. Fuerza de campo.- Son aquellas que no requieren contacto físico entre ellas, por ejemplo el peso, la fuerza de atracción de la tierra a otro cuerpo que se encuentra entre ella, la fuerza magnética provocada por un imán a un clavo de metal.

La fuerza así como la velocidad y la aceleración son cantidades vectoriales, porque tiene magnitud y dirección. El movimiento que adquiere un cuerpo será en la misma dirección y sentido aplicando una fuerza.

FUERZAS FUNDAMENTALES.- Existen cuatro fuerzas que son:

1. Gravitacionales.- Es la atracción entre dos cuerpos a causa de sus masas (propiedad intrínseca de la materia) que se analiza en la teoría de la gravitación universal propuesta por newton.
2. Electromagnéticas.- Se produce por un cuerpo carga eléctricamente, el cual cuando está en reposo genera una fuerza eléctrica y cuando está en movimiento genera una fuerza magnética.  
3. Nucleares fuertes.- Esta interacción mantiene unidos los protones y neutrones en el núcleo atómico.
4. Nucleares débiles.- Esta interacción permite la separación del núcleo atómico y se la percibe a través de la radiación.

Las sumas y las aplicaciones de varias fuerzas, por el método del paralelogramo, se la define como fuerza neta.

LEYES DE NEWTON

PRIMERA LEY: PRINCIPIO DE INERCIA

Isaac Newton nació en Inglaterra (1642-1727) fue un gran científico, fue profesor de Cambridge, conocido como el padre de la mecánica, aprovechando su formación matemática, recogió las ideas y experimentos de Galileo y formuló sus famosas tres leyes de la mecánica que fueron publicadas por primera vez en el año 1687, en el idioma latín.

Cuando viajas en bus y el conductor frena bruscamente, tu cuerpo se va hacia delante. Pero si el bus está parado y arranca con mucha aceleración, tu cuerpo se va hacia atrás.

Cuando el bus está moviéndose, tu cuerpo se mueve con la misma velocidad del bus con respecto a la calzada, cuando el conductor aplica frenos al bus, tu cuerpo siente un empuje hacia adelante, el cuerpo continúa con la misma velocidad que tenía. A mayor velocidad mayor impulso se recibirá.

Galileo descubrió este fenómeno y lo llamo INERCIA, años más tarde Newton recogió las experiencias de Galileo y formuló su primera ley del movimiento llamada también la ley de inercia que dice: “Todo cuerpo tiende a mantener su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme, a menos que una fuerza externa actúe sobre él”.  

MASA E INERCIA.- Si desea empujar un automóvil grande, tiene que hacer muchísima fuerza para poder moverlo, pero si empuja un coche pequeño, puede hacerlo con facilidad, el primero mucha masa y la inercia correspondiente tiende a hacer que el automóvil siga en reposo. El otro automóvil pequeño masa pequeña inercia pequeña, es decir a mayor masa, mayor inercia, y a menor masa menor inercia.

SEGUNDA LEY: PRINCIPIO DE LA FUERZA

La ley de la inercia cuando un cuerpo u objeto está en reposo su velocidad inicial es cero, al aplica una fuerza se produce una aceleración cuyo valor depende también de la masa a la que se aplica la fuerza.

Afirmamos que la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza resultante que actúa sobre él.

Si las masas fueran diferentes, donde la masa influye en la aceleración de los cuerpos porque la aceleración es inversamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre el cuerpo.

Podemos afirmar que; “la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a la aceleración e inversamente proporcional a su masa.”

∑F = m x a

∑F = Es la fuerza resultante o neta su unidad es el (N=newton)= kg x m/s2

m = masa en kg, lb, etc.

a = aceleración m/s2.

Si dos autos tienen la misma masa, pero diferente aceleración al chocarse de frente (impactarse), el que tiene mayor aceleración imprimirá mayor fuerza.

Si dos cuerpos de diferentes masas, se deja caer desde una cierta altura en caída libre donde la aceleración de la gravedad es la misma, la fuerza será en relación a la masa porque aunque caen al mismo tiempo conservando la aceleración, el cuerpo de mayor masa caerá con mayor fuerza o peso.

La definición de masa y peso son diferentes.

Si a una persona se le pregunta por su peso, responde 60 kilos, es correcta la respuesta, donde los kilogramos es unidad de masa y no de peso.

Definición de peso.- Como la fuerza con la cual un cuerpo es atraído hacia el centro de la tierra por efecto de la gravedad matemáticamente. P = m x g

P= N(newton) kg x m/s2

m= kilogramos

g= Gravedad 9,8m/s2

Donde el peso de esta persona será 60kg x 9,8m/s2 = 588N.

Hay que diferenciar entre masa y peso, masa en kilos y peso en N.

FUERZA GRAVITACIONAL.- Es la fuerza de atracción entre dos cuerpos que interactúan en el universo. Es muy interesante saber que mientras entre dos cuerpos de gran masa la fuerza gravitacional es más poderosa, la fuerza gravitacional es la más débil de las fuerzas fundamentales.

Newton realizó importantes estudios sobre la gravedad lo que lo llevo a determinar la LEY DE LA GRAVITACIÓN UNIVERSAL que dice, “Todas las partículas del universo se atraen entre sí con una fuerza que es directamente proporcional al producto de las masas de las partículas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.

  [pic 2]

Fg= Fuerza gravitacional

G= Es la constante de gravitacional universal que equivale 6,67 x 10-11 N.m2/kg2

m1 y m2.- Son las masas de las partículas

r= Es la distancia que las separa.

TERCERA LEY NEWTON

LEY DE ACCIÓN Y REACCIÓN

En sus estudios de Dinámica, Newton se dio cuenta que las fuerzas aparecen como resultado de la interacción de dos cuerpos, la acción de una fuerza sobre un cuerpo no puede manifestarse sin que haya otro cuerpo que la provoque. Para cada fuerza acción existe una fuerza de reacción de igual magnitud, en la misma dirección pero en sentido contrario una con la otra.

Newton reconoce que no existen fuerzas aisladas. Las fuerzas en la naturaleza siempre aparecen en pares y las mencionadas fuerzas se denominan: acción y reacción, de esto el nombre de la tercera ley de Newton LEY DE ACCIÓN Y REACCIÓN.

La tercera ley dice:

“Cuando un cuerpo A ejerce una fuerza F12 sobre otro cuerpo (acción), provocará que el segundo cuerpo reaccione con la misma fuerza F21 (reacción) en la misma dirección, pero en sentido contrario”. Entonces: F12 = -F21.

Por ejemplo, Cuando golpeas con tu puño la pared, sientes dolor en el puño, y este dolor es tanto mayor cuanto mayor haya sido la fuerza con la que golpeaste la pared.    

Al sentar una persona en una silla existe dos fuerzas, el peso (fuerza) de la persona y fuerza de las patas de la silla.

Un cohete es lanzado al espacio, los motores expulsan los gases hacia abajo, pero los gases impulsan al cohete hacia arriba.

Fuerza Normal.- se llama fuerza normal porque es una fuerza perpendicular a la superficie.

VELOCIDAD TERMINAL.- Es necesario abordar el significado de RESISTENCIA DEL AIRE que hasta el momento no se ha considerado en el movimiento de distancia relativamente cortas, para movimiento de distancias más largas no se puede descartar el efecto producido cuando un objeto que se mueve choca las moléculas del aire, a esto lo llamaremos resistencias o rozamiento del aire.

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