Fundamentos de la Mecánica Clásica: Definiciones de Fuerza, Energía y Leyes de Newton

Conceptos Fundamentales de la Mecánica

Ramas de la Mecánica

Estática. Es una parte de la mecánica que estudia las fuerzas en estado de reposo.

Dinámica. Es parte de la mecánica que estudia el movimiento de los cuerpos, relacionándolos con las fuerzas que lo producen.

Definiciones de Fuerza y Movimiento

Fuerza. Es una magnitud vectorial (vector) causante de los movimientos y deformaciones.

Partícula. Es un modelo mediante el cual un cuerpo físico no considera sus dimensiones, pero sí el valor de su masa.

Movimiento Rectilíneo. Es la trayectoria que describe el móvil en una línea recta, cuando este movimiento se relaciona con los ejes.

Fuerza de Rozamiento (Fricción). Es una fuerza tangencial que aparece en la superficie de contacto de dos cuerpos en movimiento.

Momento de una Fuerza (Torque)

Es una magnitud física vectorial que mide la tendencia de una fuerza para hacer girar un cuerpo rígido respecto a un punto que se considere eje de giro.

Fórmula del Momento:

Momento = |radio| * |fuerza| * seno(teta)

Conceptos de Energía y Trabajo

Trabajo

Ocurre cuando ejercemos una fuerza sobre un cuerpo mientras este se mueve de un lugar a otro, es decir, hay un desplazamiento.

Trabajo Mecánico. Es la magnitud escalar que expresa la capacidad de una fuerza para lograr el desplazamiento de un cuerpo.

Tipos de Energía

• Energía Mecánica. Magnitud física escalar que mide la capacidad de un cuerpo para realizar trabajo mecánico.
• Energía Cinética. Es la capacidad de un cuerpo para realizar trabajo mecánico debido a su movimiento.
• Energía Potencial. Es la capacidad de un cuerpo para realizar trabajo mecánico debido a la posición que ocupa respecto a un nivel de referencia. También se le conoce como energía almacenable, porque el trabajo realizado por un cuerpo para trasladarse desde una posición hasta otra posición se acumula como energía en esa nueva posición.

Ejemplo de Transformación Energética

La siguiente imagen muestra...

Respuesta: El trabajo que hace el peso es positivo, aumentando la energía cinética de las bolas mientras caen. Equivalentemente, pensamos que el peso de las bolas se transforma en energía cinética, una energía que las bolas ya tenían almacenada al momento de soltarse. Esta energía almacenada recibe el nombre de energía potencial gravitatoria.

Leyes Fundamentales de la Dinámica

Inercia

Propiedad de los cuerpos para conservar su estado de reposo o el movimiento en que se encuentran.

Leyes de Newton

1. Primera Ley de Newton: Ley de la Inercia

   Todo cuerpo material tiende a conservar su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que un agente externo (fuerza) modifique dichos estados.

2. Segunda Ley de Newton

   Cuando una fuerza no equilibrada se aplica sobre un cuerpo de masa M, modifica su movimiento (ACD). Esta aceleración es directamente proporcional a la fuerza aplicada e inversamente proporcional a la masa del cuerpo.