Introducción a la Dinámica: Leyes de Newton y Tipos de Fuerzas

Dinámica: Estudio del Movimiento y sus Causas

La dinámica es la rama de la física que estudia el movimiento en relación con las causas que lo producen. Estas causas son las fuerzas. Las fuerzas son magnitudes vectoriales que pueden tener dos efectos principales:

• Cambiar el estado de movimiento de los cuerpos.
• Producir una deformación en los cuerpos.

En física, una partícula se considera un cuerpo que posee masa, pero carece de dimensiones.

Primera Ley de Newton: Principio de Inercia

"Todo cuerpo permanece en estado de reposo o se mueve con movimiento rectilíneo uniforme (MRU) si no actúa ninguna fuerza sobre él o si la resultante de todas las fuerzas que actúan es nula."

La inercia es la resistencia que presentan los cuerpos a cambiar su estado de reposo o movimiento. Si la suma de todas las fuerzas es cero, se habla de equilibrio dinámico, donde la suma vectorial de las fuerzas es igual a cero.

Segunda Ley de Newton: Principio Fundamental de la Dinámica

"Cuando se aplica una fuerza sobre un cuerpo, se le comunica una aceleración directamente proporcional a la intensidad de la fuerza e inversamente proporcional a la masa del cuerpo."

Principio de Superposición

Cuando sobre un cuerpo actúa más de una fuerza, se produce el mismo efecto que si actuara una sola fuerza que fuera igual a la suma vectorial de las fuerzas individuales.

Tercera Ley de Newton: Principio de Acción y Reacción

"Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este responde con una fuerza igual y de sentido contrario."

Tensión de la Cuerda

La tensión es la fuerza que ejercen las cuerdas sobre los cuerpos que penden de ellas. Se transmite por igual a todos los puntos de la cuerda y siempre se dirige hacia la cuerda.

Principio de Conservación del Momento Lineal

El momento lineal o cantidad de movimiento es un vector cuyo valor es el producto de la masa por la velocidad (p = m · v), y se mide en kg·m/s. A mayor masa, mayor es el momento lineal.

Tipos de Fuerzas

Fuerza Eléctrica

Se establece entre cargas y se produce por un exceso o defecto de electrones. Cuando un cuerpo pierde electrones, adquiere carga positiva, y cuando los gana, adquiere carga negativa. Los métodos de electrización incluyen frotamiento, contacto e inducción.

Fuerza Magnética

Es producida por imanes. Las líneas de fuerza del campo magnético salen del polo norte y regresan por el polo sur, cerrándose sobre sí mismas. No es posible aislar un polo magnético único (norte o sur).

Fuerza Elástica

Un material elástico es aquel que recupera su forma original después de haber sufrido una deformación. La Ley de Hooke establece que "la fuerza elástica es directamente proporcional a la deformación".

Fuerza de Rozamiento

No existe ninguna superficie perfectamente lisa; todas están formadas por pequeñas irregularidades. Cuando un cuerpo se desliza sobre una superficie, las irregularidades de ambos cuerpos chocan entre sí, generando una fuerza que se opone al movimiento. Características de la fuerza de rozamiento (Fr):

1. La Fr siempre se opone al movimiento.
2. La Fr es proporcional a la fuerza normal (N).
3. La Fr varía en función de si el cuerpo está en movimiento o en reposo. Se calcula como Fr = µ · N, donde µ es el coeficiente de rozamiento.