Segunda Ley De Newton Del Movimiento

Contenido

INTRODUCCION 3

U2. CINEMÁTICA DE PARTICULAS 4

2.1 SEGUNDA LEY DE NEWTON DEL MOVIMIENTO. 5

2.2 CANTIDAD DE MOVIMIENTO LINEAL DE UNA PARTÍCULA. 8

2.3 ECUACIONES DE MOVIMIENTO. 9

2.4 EQUILIBRIO DINÁMICO. 11

2.5 CANTIDAD DE MOVIMIENTO ANGULAR DE UNA PARTÍCULA. 12

2.6 ECUACIONES DE MOVIMIENTO EXPRESADAS EN TÉRMINOS DE LAS COMPONENTES RADIAL Y TRANSVERSAL. 13

CONCLUSIÓN 14

BIBLIOGRAFÍA 16

INTRODUCCION

Es este trabajo de investigación podremos abordar los temas de la segunda unidad de la materia de dinámica que propuso el profesor y al momento de investigarlos, tendremos el conocimientos para poder abordarlos en clases y hace poder resolver los problemas que vengan durante estos temas.

Puedo decir que están establecidos en el programa están investigados y desarrollados para la comprensión del alumno, para satisfacer su sed de conocimientos.

U2. CINEMÁTICA DE PARTICULAS

La mecánica, rama de la física que estudia el reposo o movimiento de los cuerpos bajo la acción de fuerzas, se divide en dos grandes áreas: estática y dinámica; a su vez, la dinámica se divide en dos partes: cinemática y cinética. A continuación estudiaremos sobre la cinemática, que trata con los aspectos geométricos del movimiento.

La cinemática de la partícula se caracteriza al determinar, en cualquier momento, la posición, velocidad y aceleración de la partícula. La posición de una partícula indica su localización exacta en el espacio o espacio-tiempo y la representamos a través de un sistema de coordenadas. El desplazamiento de la partícula se precisa como un cambio en su posición.

Al definir el desplazamiento de una partícula como una cantidad vectorial, debe ser identificado a partir de la distancia que la partícula recorre, especificando, la distancia recorrida por la partícula es un escalar positivo que simboliza la longitud total de trayectoria en la cual viaja la partícula. La partícula tiene velocidad. La magnitud de la velocidad, se nombra rapidez, y comúnmente se expresa en unidades de metros/segundo o pies/segundo. La rapidez promedio es siempre un escalar de valor positivo, y se define como la distancia total recorrida por la partícula, dividida entre el tiempo transcurrido.

Para que la partícula logre una velocidad o rapidez, se necesita una aceleración, y las hay de dos tipos: aceleración promedio y aceleración instantánea. Conociendo los puntos inicial y final, la aceleración promedio se define por el cambio de velocidad entre el tiempo transcurrido. A su vez, la aceleración instantánea en un tiempo determinados encuentra tomando valores cada vez más pequeños de tiempo y los valores correspondientes cada vez más pequeños de velocidad de manera que la aceleración instantánea se pueda definir como, el diferencial de velocidad entre su respectivo diferencial de tiempo. Ambas aceleraciones pueden ser positivas o negativas y debe señalarse, que una partícula puede tener aceleración y aun así tener velocidad cero.

Por otra parte, la partícula puede tener distintos tipos de movimiento, uno de ellos es el movimiento rectilíneo. Este, a su vez, se divide en dos segmentos más: movimiento rectilíneo uniforme y movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. El movimiento rectilíneo uniforme, es un movimiento en línea recta, en el cual, la aceleración de una partícula es cero para todo valores del tiempo. En consecuencia, la velocidad de la partícula es constante.

2.1 Segunda ley de Newton del movimiento.

La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relación de la siguiente manera:

F = m a

Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además de un valor, una dirección y un sentido. De esta manera, la Segunda ley de Newton debe expresarse como:

F = m a

La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s^2, o sea,

1 N = 1 Kg • 1 m/s^2

La expresión de la Segunda ley de Newton que hemos dado es válida para cuerpos cuya masa sea constante. Si la masa varia, como por ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es válida la relación F = m • a. Vamos a generalizar la Segunda ley de Newton para que incluya el caso de sistemas en los que pueda variar la masa.

Para ello primero vamos a definir una magnitud física nueva. Esta magnitud física es la cantidad de movimiento que se representa por la letra p y que se define como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad, es decir:

p = m • v

La cantidad de movimiento también se conoce como momento lineal. Es una magnitud vectorial y, en el Sistema Internacional se mide en Kg•m/s . En términos de esta nueva magnitud física, la Segunda ley de Newton se expresa de la siguiente manera:

La Fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual a la variación temporal de la cantidad de movimiento de dicho cuerpo, es decir,

F = dp/dt

De esta forma incluimos también el caso de cuerpos cuya masa no sea constante. Para el caso de que la masa sea constante, recordando la definición de cantidad de movimiento y que como se deriva un producto tenemos:

F = d(m•v)/dt = m•dv/dt + dm/dt •v

Como la masa es constante

dm/dt = 0

Y recordando la definición de aceleración, nos queda

F = m a

Tal y como habíamos visto anteriormente.

Otra consecuencia de expresar la Segunda ley de Newton usando la cantidad de movimiento es lo que se conoce como Principio de conservación de la cantidad de movimiento. Si la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es cero, la Segunda ley de Newton nos dice que:

0 = dp/dt

Es decir, que la derivada de la cantidad de movimiento con respecto al tiempo es cero. Esto significa que la cantidad de movimiento debe ser constante en el tiempo (la derivada de una constante es cero). Esto es el Principio de conservación de la cantidad de movimiento: si la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es nula, la cantidad de movimiento del cuerpo permanece constante en el tiempo.

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