Física del Movimiento: Interacciones Fundamentales y Leyes de la Dinámica

Interacciones Fundamentales de la Materia

Dos cuerpos interaccionan cuando se ejercen mutuamente una influencia que afecta a su estado de movimiento. Existen 4 tipos fundamentales de interacción:

• Interacción Gravitatoria

  Tiene su origen en una propiedad de la materia que denominamos masa. Es de naturaleza atractiva, de largo alcance e intensidad relativa muy débil.

• Interacción Electromagnética

  Asociada a otra propiedad de la materia que llamamos carga eléctrica. Puede ser tanto atractiva como repulsiva. Al igual que la gravitatoria, es una interacción de largo alcance, aunque muchísimo más intensa.

• Interacción Nuclear Fuerte

  Obra entre los nucleones de los átomos. Es de muy corto alcance y la más intensa de todas.

• Interacción Nuclear Débil

  Se da entre ciertas partículas elementales, asociada a algunos procesos de desintegración. De alcance extremadamente corto, su intensidad es del orden de un billón de veces menor que la nuclear fuerte.

Principios de la Dinámica

La dinámica es la parte de la física que estudia el movimiento de los cuerpos atendiendo a sus causas.

Principio de Inercia (Primera Ley de Newton)

Descubierto por Galileo, aunque fue Newton quien lo enunció en la forma que hoy lo conocemos: todo cuerpo no sujeto a fuerza neta alguna se mueve con velocidad constante. Es decir, si está en reposo permanecerá indefinidamente en reposo; si está en movimiento, este será rectilíneo y uniforme. Solo la actuación de una fuerza no compensada puede modificar el estado de movimiento de un cuerpo. De acuerdo con el principio de inercia, la fuerza es la causa del cambio de movimiento y es perfectamente posible que un cuerpo esté en movimiento sin que sobre él actúe ninguna fuerza. El Principio de Inercia tiene una aplicación de gran importancia: la posibilidad de definir sistemas de referencia inerciales, que son aquellos en los que se cumple el principio de inercia.

Ecuación Fundamental de la Dinámica (Segunda Ley de Newton)

Cualquier cuerpo adquiere aceleraciones directamente proporcionales a las fuerzas que se le aplican: F = k · a. A mayor k, más fuerza hay que aplicar para obtener la misma aceleración. Newton introdujo una nueva magnitud, la cantidad de movimiento, para caracterizar el estado dinámico de un cuerpo: p = m · v, y definió fuerza como la variación temporal de la cantidad de movimiento. Si sobre un cuerpo no actúa fuerza neta alguna, su cantidad de movimiento debe permanecer constante. Este resultado se conoce como Principio de Conservación de la Cantidad de Movimiento.

Principio de Acción y Reacción (Tercera Ley de Newton)

Si un cuerpo 1 ejerce una fuerza F12 sobre otro cuerpo 2, este ejerce simultáneamente otra fuerza F21 sobre 1, tal que F12 = -F21.