DINÁMICA

Concepto de Dinámica.- Es una parte de la mecánica que estudia la reacción existente entre las fuerzas y los movimientos que producen.

Conceptos FundamentalesInercia.- Es una propiedad de la materia por medio de la cual el cuerpo trata que su aceleración total sea nula ( ) = ; dicho en otras palabras: trata de mantener su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme.

Masa.- Es una magnitud escalar que mide la inercia de un cuerpo.

Sistema de Referencia Inercial.- Es aquel sistema que carece de todo tipo de aceleración () =

Interacción de los Cuerpos.- Todo cuerpo genera alrededor de el un campo físico (gravitatorio, eléctrico, magnético, etc.); ahora, si un cuerpo esta inmerso en el campo de otro, se dice que dichos cuerpos están interactuando entre si.

Fuerza.- La fuerza se define matemáticamente como la derivada del momentum (cantidad de movimiento) respecto al tiempo de una partícula dada, cuyo valor a su vez depende de su interacción con otras partículas.

Newton = NUnidades de Fuerza en el S.I.: Unidades Tradicionales:

Sistema Absoluto Sistema Técnico

Equivalencia

Fuerza: 1N = dinas1N = 0.102 1 = 981

dinas1 = 9.8 N1 = 2.2

Equivalencia

Fuerza: 1N = dinas1N = 0.102 1 = 981

dinas1 = 9.8 N1 = 2.2

Segunda Ley de Newton.- “la aceleración que adquiere una partícula sometida a una fuerza resultante que no es cero, es directamente proporcional a dicha fuerza e inversamente proporcional a la masa de dicha partícula; esta aceleración tiene la misma dirección y sentido que esta resultante ”

OBSERVACIONES A LAS LEYES DE NEWTON:Las leyes de Newton solo son validas para sistemas de referencia inercial.Analizando:

Si el carro es el sistema de referencia, es fácil darse cuenta que es un sistema inercial; por lo cual se deduce que se cumple la segunda ley de Newton.

Si el carro es el sistema de referencia; es fácil darse cuenta que es un sistema no inercial, por lo cual se deduce que no se cumple en dicho sistema, la segunda Ley de Newton.

(Falso)

Si la fuerza resultante que actúa sobre un cuerpo, tiene la misma dirección que su velocidad, el movimiento será rectilíneo.

Si la fuerza resultante que actúa sobre un cuerpo, no tiene la misma dirección que su velocidad, el cuerpo se desvía lateralmente y el movimiento será curvilíneo, sin embargo, siempre la fuerza resultante tendrá la misma dirección que su aceleración total.

Peso (W).- Es aquella fuerza con la cual un cuerpo celeste atrae a otro relativamente cercano a el. W = mgg= aceleración de la gravedadm= masa del cuerpo

Fuerzas de Rozamiento.- Es aquella fuerza que surge entre dos cuerpos cuando uno trata de moverse con respecto al otro. Esta fuerza siempre es contraria al movimiento o posible movimiento.

Existen dos tipos de rozamiento. El Rozamiento Seco (rozamiento de Coulomb) y El Rozamiento Fluido. En este capitulo nos limitaremos a estudiar solamente al Rozamiento Seco.

Es necesario recordar que al rozamiento también se le conoce con el nombre de fricción.

Clases de Rozamiento Seco:

Rozamiento por Deslizamiento:- Rozamiento estático- Rozamiento cinético

Rozamiento por Rodadura o Pivoteo

Fuerzas de Rozamiento por DeslizamientoLeyes:-Las fuerzas de rozamiento tiene un valor que es directamente proporcional a la reacción normal.-2_La fuerza de rozamiento no depende del área de las superficies en contacto.-3. La fuerza de rozamiento es independiente de la velocidad del cuerpo en movimiento.

CaracterísticasMagnitud.- El valor de la fuerza de rozamiento por deslizamiento se calcula mediante las siguientes formulas:

Dirección.- Siempre es paralela a las superficies en contacto.

Sentido.- Siempre se opone al movimiento o posible movimiento de las superficies en contacto.

Punto de Aplicación.- Se aplica sobre cualquier punto perteneciente a las superficies en contacto.

Rozamiento EstáticoLa fuerza de rozamiento estático aparece cuando una fuerza externa trata de mover un cuerpo, respecto a otro, esta fuerza aumenta conforme incrementamos el valor de la fuerza externa, sin embargo la fuerza de rozamiento estático tiene un valor máximo ya que es vencida cuando la fuerza externa logra mover el cuerpo.

El valor máximo de la fuerza de rozamiento estático equivale a la fuerza mínima necesaria para iniciar el movimiento, el cual puede calcularse mediante la siguiente formula:

Rozamiento Cinético

La fuerza de rozamiento cinético aparece cuando el cuerpo pasa del movimiento inminente al movimiento propiamente dicho, el valor de la fuerza de rozamiento disminuye y permanece casi constante.

Grafico: Fuerza de rozamiento – Fuerza AplicadaEl grafico que a continuación se ilustra, muestra que la fuerza de rozamiento aumenta linealmente hasta un valor máximo que sucede cuando el movimiento es inminente, luego del cual dicha fuerza disminuye hasta hacerse prácticamente constante en el llamado rozamiento cinético.

Determinación Experimental del Coeficiente de RozamientoUno de los métodos mas sencillos es utilizando el plano inclinado.Coeficiente de Rozamiento Estático ().- Para calcular () por este método, se sigue el siguiente procedimiento: se toma un plano y sobre el se coloca un cuerpo. Se inclina el plano respecto al horizonte, gradualmente hasta que el movimiento del cuerpo sea inminente; en ese momento se mide el ángulo que forma el plano con la horizontal. La tangente de ese ángulo será al coeficiente de rozamiento estático.

Fuerzas Centrífugas.- La fuerza centrifuga es un concepto ampliamente utilizado en general, en forma errónea. Probablemente habrá personas que al indicar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo en movimiento circular, lo hagan como la figura (A). Colocan la fuerza centrípeta, ejercida por un hilo por ejemplo, como si actúan en el cuerpo y también sobre el, una fuerza centrifuga dirigida hacia afuera, que según estas personas, equilibraría a la fuerza centrípeta. Evidentemente esta fuerza centrifuga que actúa sobre el cuerpo, no existe. Si estuviera ahí, anulando la fuerza centrípeta, el movimiento no podría ser circular, sino rectilíneo y uniforme, como se exige en la primera Ley de Newton. Una manera por ahora correcta, de introducir el concepto de fuerza centrifuga, será como el que se indica

Coeficiente de Rozamiento Cinético ().- El procedimiento para calcular es semejante al anterior. Se toma un plano y se coloca un cuerpo sobre el. Se va inclinando gradualmente el plano: pero dando pequeños empujoncitos al cuerpo (simultáneamente) hasta que el cuerpo resbale sobre el plano inclinado, con velocidad constante. Se mide el ángulo que forma el plano con la horizontal; la tangente de dicho ángulo nos dará el coeficiente de rozamiento cinético.

Algunas Ventajas del Rozamiento

Gracias al rozamiento podemos caminar, impulsando uno de nuestros pies (el que esta en contacto con el suelo) hacia atrás.Gracias al rozamiento las ruedas pueden rodar.Gracias al rozamiento podemos efectuar movimientos curvilíneos sobre la superficie.Gracias al rozamiento podemos incrustar clavos en las paredes.Algunas Desventajas del RozamientoDebido al rozamiento los cuerpos en roce se desgastan, motivo por el cual se utilizan los lubricantes.Para vencer la fuerza de rozamiento hay que realizar trabajo, el cual se transforma en calor.

Dinámica CircularConcepto.-Es una parte de la mecánica que estudia las condiciones que deben de cumplir una o mas fuerzas, para que un determinado cuerpo se encuentre en movimiento circula.En cinemática ya se estudio el movimiento circular (M.C.U. y M.C.U.V.), en los dos casos se observa que la velocidad cambia en dirección y sentido (siempre tangente a la circunferencia); esto implica la aparición de una aceleración que mida este cambio de dirección, esta aceleración se denomina “Aceleración Normal o Centrípeta”.Para que el cuerpo tenga aceleración centrípeta, es necesario que actué sobre el una fuerza que produzca esta aceleración; esta fuerza responsable de la aceleración centrípeta se denomina fuerza centrípeta (), que tiene siempre dirección radial y apunta hacia el centro de la trayectoria.