DINÁMICA. Son toda acción capaz de modificar el estado de movimiento del cuerpo (efecto dinámico) o producir deformaciones (efecto elástico).

Transcripción

1 DINÁMICA La Dinámica es la parte de la Física que estudia las fuerzas. 1. FUERZAS Qué son? Son toda acción capaz de modificar el estado de movimiento del cuerpo (efecto dinámico) o producir deformaciones (efecto elástico). Cómo se miden? Con un dinamómetro. El dinamómetro es un muelle que con su alargamiento mide la magnitud de las fuerzas. Se rige por la ley de Hooke. Qué unidad tienen? El Newton N. El Newton es una magnitud derivada que depende de las tres magnitudes fundamentales Qué tipos de fuerzas hay? Hay dos tipos fundamentales de fuerzas: Distancia: el peso (la tierra ejerce una atracción sobre los cuerpos), imanes Contacto: pie golpeando una pelota, muelles

2 El peso es una fuerza que se produce por la atracción de la tierra sobre los cuerpos que hay sobre ella debida a la acción de la gravedad. No hay que confundir la masa que tenemos (que comúnmente llamamos peso y medimos en Kg, es decir unidades de masa) con el peso que tenemos, que medimos en N. Vector Los vectores se emplean para representar las fuerzas. Representan una magnitud. Su forma es la de una flecha. La línea representa la dirección que tiene. La punta de la flecha el sentido. Composición de Fuerzas Si sobre un cuerpo actúan diferentes fuerzas, éstas se pueden agrupar en la Fuerza Resultante. La Fuerza Resultante (F R) es la suma de todas las fuerzas que actúan en un cuerpo. Fuerzas en la misma dirección y sentido F 2 F1 En este caso, como las fuerzas tienen la misma dirección y sentido, la Fuerza Resultante es la suma de las fuerzas actuantes Fuerzas en la misma dirección y distinto sentido F 1 F 2 En este caso, como las fuerzas tienen diferente sentido, la Fuerza Resultante es la diferencia de las fuerzas actuantes. Para poder dar signos + o a las fuerzas, hay que establecer un criterio de signos. Es decir, que antes de comenzar un ejercicio, debemos dejar claro hacia dónde queremos que sean las fuerzas positivas y hacia dónde negativas. Lo más común es establecer que si una fuerza ayuda al movimiento ésta será positiva y las que estén en sentido opuesto (es decir que no colaboren al movimiento) sean negativas.

3 2. ELASTICIDAD La elasticidad es una propiedad general de la materia, que permite a los cuerpos deformarse y recuperar o no su forma inicial, cuando la causa de la deformación desaparece. Se pueden definir los cuerpos en función de la elasticidad de tres formas: Elásticos: goma Plásticos: arcilla Rígidos: piedra Ley de Hooke: La deformación de un cuerpo elástico es directamente proporcional a la fuerza que la produce Si se ejerce una fuerza cada vez mayor sobre el extremo de un muelle este se alargará cada vez más. Siendo: K: la Constante elástica [N/m] l=incremento de longitud del muelle 3. PRINCIPIOS DE LA DINÁMICA Primera Ley de Newton o Principio de Inercia Todo cuerpo se mantiene en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme mientras esté sometido a una fuerza resultante nula Es decir, si un cuerpo está parado, sólo se moverá si la fuerza resultante que se le aplique es diferente de 0. Y si se mueve con movimiento rectilíneo uniforme, se seguirá moviendo así salvo que apliquemos una resultante diferente de 0. Inercia: es la resistencia que presentan los cuerpos en el momento de intentar modificar su estado. Por qué si se da una patada a una pelota esta parará al cabo de un rato? Porque la pelota está sometida a la Fuerza de Rozamiento. Esta fuerza tiene la misma dirección y sentido contrario al movimiento de los cuerpos. Con lo que contribuirá a frenarlo.

4 Esta fuerza depende de varias cosas: o o Rugosidad de la superficie por la que se mueva el cuerpo El peso del cuerpo Esto explica que sea más fácil empujar una caja pesada por un suelo de baldosas que por uno de gravilla. Y también que sea más difícil empujar una caja llena que otra vacía. Segunda Ley de Newton o Principio Fundamental de la Dinámica La fuerza resultante aplicada sobre un cuerpo, genera una aceleración proporcional a la masa del mismo. F t = m.a Por tanto, si la fuerza resultante que se ejerce sobre un cuerpo es 0, no se produce aceleración. Tercera ley de Newton o Principio de Acción y Reacción Todo cuerpo que ejerce una fuerza sobre otro, recibe una fuerza de igual módulo pero de sentido contrario F 1 F 2 Como ejemplo, si golpeas una mesa con la mano, cuanto más fuerte golpees, más daño recibes en la mano. 4. LEY DE LA GRAVITACIÓN UNIVERSAL La Teoría de la Gravitación Universal, formulada por el científico inglés Isaac Newton ( ), establece que dos masas cualesquiera se atraen con una fuerza que tiene las siguientes características: Es UNIVERSAL: se produce entre todos los cuerpos En PAREJAS: siempre existe acción y reacción Es siempre una fuerza ATRACTIVA Su dirección es la de la RECTA que une las masas Su intensidad viene expresada por la Ley de Gravitación Universal de Newton. Ley de Gravitación Universal Dos cuerpos de masa m 1 y m 2, separados por una distancia r, se atraen con una fuerza directamente proporcional a las masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos.

5 Siendo G la Constante de gravitación Universal. Su valor fue determinado con precisión en 1780 por el científico británico Henry Cavendish. G= N m 2 /kg 2 Se puede entender de la formulación, que el peso de un cuerpo, es decir, la fuerza que origina la aceleración de la gravedad varía con la distancia a la que se encuentra el cuerpo. Es decir, que a mayor altura, la aceleración de la gravedad será menor, y al revés, a menor altura mayor. Es decir, que una persona con una masa m, pesará más en una báscula en la ciudad de Valencia, que en la cumbre del Himalaya. Para poder calcular la gravedad existente en un planeta, hay que dividir por m 1 (es decir la masa del objeto en cuestión) la fuerza generada por la gravedad, y así se obtiene la aceleración de la gravedad. Quedando m 2 que es la masa del cuerpo que atrae al otro (la Tierra, Marte etc) (m/s 2 )