Isaac Newton y la Mecánica: Leyes, Energía y Termodinámica

Isaac Newton

fue un científico inglés que realizó investigaciones sobre diversos temas en los campos de la ciencia.

División de la mecánica

Para poder estudiar las líneas del movimiento es importante definir 3 áreas en la que se divide la mecánica: dinámica, cinemática, estática.

Dinámica

Estudia la relación existente entre las fuerzas.

Cinemática

Estudia el movimiento de los cuerpos.

Estática

Estudia el equilibrio de las fuerzas que actúan en un cuerpo.

Leyes de Newton

1° ley de la inercia: un cuerpo permanece en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme.

Sistema de referencia: es un punto que no se mueve con respecto al observador.

Inercia: resistencia de los cuerpos al cambio del estado de movimiento.

2° ley de la fuerza: siempre que una fuerza no equilibrada actúa sobre un cuerpo en la dirección de la fuerza.

Fuerza neta: es la fuerza resultante de la suma vectorial de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo.

Resultante de un sistema de fuerzas: es la fuerza única que se produce sobre un cuerpo.

Fuerza: es toda causa capaz de modificar el estado de reposo de movimiento de un cuerpo.

Masa: constante universal igual a la relación de peso de un cuerpo con la aceleración gravitacional debido a su peso.

Peso: fuerza de atracción gravitacional la cual varía dependiendo de la aceleración de la gravedad.

3° ley de Newton: por cada acción debe haber una reacción igual o opuesta.

Condiciones del equilibrio

Un cuerpo se encuentra en equilibrio cuando el valor de las fuerzas es nulo.

Equilibrio mecánico: condición de los cuerpos donde el resultado dado de las fuerzas que inciden es igual a cero.

Diagrama de cuerpo libre: es un diagrama vectorial que describe todas las fuerzas que actúan sobre un objeto.

1° condición del equilibrio: un cuerpo se encuentra en estado de equilibrio tras racionar si o solo si las sumas vectoriales de las fuerzas inciden o que actúan en él es igual a cero.

2° condición del equilibrio: un cuerpo se encuentra en equilibrio rotacional si las sumas algebraicas de todos los momentos de torsión en relación a cualquier eje son igual a cero.

Energía y Trabajo

Trabajo: es el producto de una fuerza aplicada sobre un cuerpo por el desplazamiento.

Energía: es la capacidad de producir un trabajo.

Tipos de energía: energía cinética, energía potencial, energía mecánica.

Energía cinética: es la energía que tiene un cuerpo en virtud de su movimiento.

Energía potencial: es la energía que posee un cuerpo de su posición.

Energía mecánica: es ausencia de la resistencia del aire o de otras fuerzas.

Energía potencial elástica: Robert Hooke determinó que al estirar o encoger un resorte esta reacciona con una fuerza dirigida en sentido contrario.

Cuerpo elástico: es aquel que recobra su tamaño y su forma original una fuerza externa.

Cuerpo inelástico: es aquel que no recoge su forma original después de aplicarle una fuerza.

Deformación unitaria: es el cambio relativo en las dimensiones o en las formas del cuerpo.

Esfuerzo: es la relación de una fuerza aplicada en el área que actúa.

Límite elástico: es el esfuerzo máximo que puede sufrir un cuerpo sin que la deformación sea permanente.

Ley de Hooke: siempre que no se exceda el límite elástico sobre una deformación.

Fuerza de fricción estática: es la fuerza de resistencia entre 2 cuerpos de reposo.

Fuerzas de fricción cinética: ocurre entre 2 cuerpos que se mueven uno con respecto al otro.

Impulso: es la cantidad vectorial de igual magnitud que es el producto de su masa de las fuerzas por el intervalo de tiempo.

Cantidad de movimiento: es la cantidad vectorial de igual magnitud que es el producto de su masa por velocidad.

Coeficiente de restitución: es la razón o relación negativa de la velocidad después de un choque.

Potencia: es el trabajo realizado en la unidad de tiempo.

Termodinámica

Estudia las relaciones entre el calor y las restantes formas de energía.

Calor: es la cantidad de energía interna transferida de mayor a menor.

Temperatura: es la medida de las energías cinéticas promedio de los átomos y las moléculas de un cuerpo.

Calorías: es la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado centígrado la temperatura de un gramo de agua.

Dilatación lineal: es el cambio de un sólido en una sola dimensión debido al incremento de temperatura.