Fundamentos Esenciales de Dinámica: Fuerza, Movimiento y Leyes de Newton

Conceptos Fundamentales de Dinámica

Definiciones Básicas

Dinámica: Es la parte de la física que estudia el movimiento de los cuerpos tomando en cuenta las causas que lo originan.

Interacción: Es la influencia o acción mutua que ejercen los cuerpos entre sí. Pueden ser repulsivas o atractivas.

Sistema Físico: Es el conjunto formado por los objetos físicos que interactúan.

Fenómeno Físico: Es todo cambio que se origina en la naturaleza como consecuencia de las interacciones entre objetos físicos.

Interacciones Fundamentales

Clasificación de las interacciones fundamentales en la naturaleza:

• Interacciones fuertes
• Interacciones débiles
• Interacciones electromagnéticas
• Interacciones gravitatorias

Fuerza y sus Tipos

Definición de Fuerza

Fuerza (F): Es toda causa capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo y de causar deformaciones en él.

Tipos Específicos de Fuerza

• Fuerza de Gravedad: Es la fuerza con la que la Tierra atrae a los objetos situados en sus proximidades.
• Fuerza de Cohesión: Es aquella que mantiene unidas a las moléculas de un mismo cuerpo.
• Fuerza de Adhesión: Produce atracción entre las moléculas de clases diferentes.
• Fuerza Electromagnética: Aparece cuando se tienen cargas eléctricas en interacción.

Clasificación según su Efecto

• Fuerzas Equilibradas: Son las fuerzas que actúan simultáneamente sobre un cuerpo sin causarle aceleración (la fuerza neta es cero).
• Fuerzas No Equilibradas: Son las fuerzas que actúan simultáneamente sobre un cuerpo causándole una aceleración (la fuerza neta es distinta de cero).

Inercia y Masa

Inercia: Es una propiedad que poseen todos los cuerpos, y consiste en la resistencia que presenta un cuerpo a variar su estado de reposo o de movimiento. Para que un cuerpo varíe dicho estado, es necesario que otro actúe sobre él durante un intervalo de tiempo determinado.

Masa: Es la medida cuantitativa de la inercia de un cuerpo.

Leyes del Movimiento de Newton

Primera Ley de Newton (Ley de Inercia)

Todo cuerpo en reposo o en Movimiento Rectilíneo Uniforme (M.R.U.) tiende a mantener su estado, siempre y cuando sobre él no actúe una fuerza externa neta. Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza, o actúan varias que se anulan entre sí, entonces el cuerpo permanecerá en reposo o continuará con M.R.U.

Segunda Ley de Newton (Ley Fundamental de la Dinámica)

La aceleración que adquiere un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él, e inversamente proporcional a su masa (a = F/m).

Unidades de Fuerza

• Dina (dyn): Es la fuerza capaz de comunicar a una masa de 1 gramo una aceleración de 1 cm/s².
• Newton (N): Es la fuerza capaz de comunicar a una masa de 1 kilogramo una aceleración de 1 m/s².
• Kilopondio (kp) o Kilogramo-fuerza (kgf): Es la fuerza con que la Tierra atrae a una masa de 1 kilogramo ubicada al nivel del mar y a 45° de latitud (aproximadamente 9.8 N).

Trabajo y Potencia

Trabajo Mecánico (W)

Es el trabajo realizado por una fuerza cuando esta desplaza un cuerpo una cierta distancia en la dirección de la fuerza.

Potencia Mecánica (P)

Es la rapidez con que se realiza un trabajo (P = W/t).

Unidades de Trabajo

• Ergio (erg): Es el trabajo realizado por la fuerza de una dina cuando desplaza su punto de aplicación 1 centímetro.
• Joule (J): Es el trabajo realizado por la fuerza de un Newton cuando desplaza su punto de aplicación 1 metro.
• Kilopondímetro (kpm): Es el trabajo realizado por la fuerza de un kilopondio cuando desplaza su punto de aplicación 1 metro.