Principios de la Dinámica y la Fuerza en la Mecánica Clásica
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Las Leyes de Newton: Fundamentos del Movimiento
Las leyes de Newton son tres principios que sirven para describir el movimiento de los cuerpos, basados en un sistema de referencias inerciales (fuerzas reales con velocidad constante).
Las tres leyes de Newton son:
- Primera ley: Ley de la inercia.
- Segunda ley: Ley fundamental de la dinámica.
- Tercera ley: Principio de acción y reacción.
Estas leyes, que relacionan la fuerza, la velocidad y el movimiento de los cuerpos, constituyen la base de la mecánica clásica y la física. Fueron postuladas por el físico y matemático inglés Isaac Newton en 1687.
Fórmulas de las Leyes de Newton
La fórmula de la primera ley de Newton es:
La fórmula de la segunda ley de Newton es:
La fórmula de la ley de acción y reacción es:
Ley de Gravitación Universal
El postulado de esta ley de la física establece que la fuerza de atracción de dos cuerpos es proporcional al producto de sus masas. La intensidad de esa atracción será más fuerte mientras más cercanos y masivos sean los cuerpos.
La fórmula de la ley de gravitación universal es:
Conceptos Relacionados
Las máquinas simples son dispositivos mecánicos que cambian la magnitud o la dirección de una fuerza. Generalmente, pueden definirse como los aparatos más sencillos que usan una ventaja mecánica, llamada también apalancamiento, para aumentar una fuerza.
La fuerza de gravedad es aquella fuerza atractiva que las masas ejercen sobre la materia a su alrededor, con una intensidad proporcional a su masa e inversamente proporcional a la distancia que las separa.
Medición de la Fuerza
De acuerdo al Sistema Internacional, la fuerza se mide en unidades llamadas Newtons (N), en honor al gran físico británico. Dichas unidades corresponden a 100.000 dinas y se entienden como la cantidad de fuerza aplicada durante un segundo a una masa de un kilogramo, para que adquiera la velocidad de un metro por segundo. O sea, que:
1 N = (1 kg x 1 m) / 1 s2
El dinamómetro es el aparato idóneo para la medición de la fuerza. Sirve también para calcular el peso de los objetos.
Tipos de Fuerzas
- Fuerza electromagnética: Es la fuerza tanto atractiva como repulsiva que se genera por la interacción de los campos electromagnéticos.
- Fuerza de contacto: Es la fuerza que se ejerce a partir del contacto físico directo entre un cuerpo y otro.
- Fuerza a distancia: Es la fuerza que puede ejercerse sin contacto físico alguno entre los cuerpos.
- Fuerza de fricción: Es la fuerza que se opone al cambio de movimiento de los cuerpos, ejerciendo una resistencia a abandonar el estado de reposo o de movimiento.
- Fuerza gravitatoria: Es la fuerza que ejerce la masa de los cuerpos sobre los objetos cercanos, atrayéndolos hacia sí.