Fundamentos de Física: Dinámica, Cinemática y Leyes de Newton

Composición de Fuerzas

La fuerza es una magnitud vectorial que se representa mediante un vector y tiene un origen, módulo y sentido. Se pueden distinguir los siguientes casos:

• Fuerzas que tienen la misma dirección y sentido.
• Fuerzas que tienen la misma dirección y sentidos contrarios.
• Fuerzas con direcciones perpendiculares.

Leyes de Newton

1. Principio de Inercia

Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme si sobre él no actúa ninguna fuerza.

2. Ley Fundamental de la Dinámica

La aceleración que sufre un cuerpo es directamente proporcional a la intensidad de la fuerza aplicada. Se expresa mediante las fórmulas:

• F = m · a
• P = m · g

3. Principio de Acción y Reacción

A toda fuerza de acción siempre le corresponde otra de reacción con las siguientes características: mismo módulo, misma dirección y sentido contrario.

Las Fuerzas y sus Propiedades

Las fuerzas presentan las siguientes particularidades:

• Se pueden deformar y pueden modificar su estado de reposo o de movimiento.
• Se utiliza el Newton (N) como unidad para medir las fuerzas.

Ley de Hooke

Aplicable a cuerpos elásticos: la deformación que experimenta un muelle es directamente proporcional a la fuerza que lo produce. Su fórmula es: F = k · ΔL.

El Movimiento de los Cuerpos

El movimiento es el cambio de posición que experimenta un cuerpo a lo largo de un tiempo, respecto a un sistema de referencia.

El reposo es el estado de un cuerpo que no varía su posición a medida que el tiempo transcurre.

Parámetros que definen el movimiento

• Móvil: Cuerpo que se mueve.
• Posición: Lugar que ocupa un móvil en un instante determinado.
• Trayectoria: Camino seguido por el móvil. Existen dos tipos: rectilínea y curvilínea.
• Distancia recorrida: Espacio recorrido por el móvil medido sobre la trayectoria.
• Desplazamiento: Distancia entre la posición inicial y final en línea recta. Se calcula como: Δx = xf - xi.

Velocidad

Es la distancia recorrida por un móvil dividida entre el tiempo que el móvil tarda en recorrerlo. Su expresión matemática es:

V = espacio / tiempo = ΔS / ΔT (m/s)

Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

Se define por una trayectoria en línea recta, velocidad constante y aceleración nula. Su fórmula principal es:

Xf = Xi + V · (tf - ti)

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA)

Consiste en una trayectoria en línea recta con desplazamiento, donde la velocidad varía y la aceleración es constante (ya sea positiva o negativa). Sus fórmulas fundamentales son:

• Ecuación de velocidad: Vf = Vi + a · (tf - ti)
• Ecuación de posición: Xf = Xi + Vi · t + 1/2 · a · t²
• Relación entre velocidades y desplazamiento: Vf² = Vi² + 2a · (Xf - Xi)