DINÁMICA

La dinámica es la parte de la física que describe la evolución en el tiempo de un sistema físico en relación con las causas que provocan los cambios de estado físico y/o estado de movimiento. El objetivo de la dinámica es describir los factores capaces de producir alteraciones de un sistema físico, cuantificarlos y plantear ecuaciones de movimiento o ecuaciones de evolución para dicho

sistema de operación.

El estudio de la dinámica es prominente en los sistemas mecánicos (clásicos, relativistas o cuánticos), pero también en la termodinámica y electrodinámica.

La Fuerza 

La fuerza es una magnitud física de carácter vectorial capaz de deformar los cuerpos (efecto estático), modificar su velocidad o vencer su inercia y ponerlos en movimiento si estaban inmóviles (efecto dinámico). En este sentido la fuerza puede definirse como toda acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo (imprimiéndole una aceleración que modifica el módulo o la dirección de

su velocidad) o bien de deformarlo.Comúnmente nos referimos a la fuerza aplicada sobre un objeto sin tener en cuenta al otro objeto u objetos con los que está interactuando y que experimentarán, a su vez, otras fuerzas. Actualmente, cabe definir la fuerza como un ente físico-matemático, de carácter vectorial, asociado con la interacción del cuerpo con otros cuerpos que constituyen su entorno.

El término fuerza se usa comúnmente para referirse a lo que mueve un objeto; por ejemplo la fuerza necesaria para cargar un avión.

La fuerza es la interacción de un cuerpo con algo externo a él y es capaz de

modificar su estado de movimiento o de reposo o de producirle una

deformación.

Se trata de una magnitud vectorial y por tanto se caracteriza por poseer

módulo, dirección, sentido y punto de aplicación o punto origen.

La unidad en el Sistema Internacional es el Newton (N). Un Newton es la fuerza

que al aplicarse sobre una masa de un kilogramo (Kg) le provoca una

aceleración de un metro por segundo al cuadrado (m/s2).

Otras unidades menos utilizadas son:

dina (d). 1 d = 10-5 N

kilopondio (kp). 1 kp = 9.8 N

Las primeras ideas de fuerza se obtienen de las sensaciones de esfuerzo muscular que se hacen para deformar cuerpos elásticos o para acelerar un objeto. De esta manera se obtiene la noción de los dos efectos que puede producir una fuerza aplicada a un cuerpo. Uno de los efectos es el dinámico o movimiento del cuerpo, y el otro es el estático o su deformación.

Dinámico: cuando permite que un cuerpo pase del estado del reposo a estado de movimiento, del estado de movimiento al estado del reposo, o del estado de movimiento a otro o también modificar la dirección de la velocidad

Estático o Deformador: las fuerzas pueden producir deformaciones, perceptibles a veces y otras no, porque pueden ser muy pequeñas.

DINAMÓMETRO  Se denomina dinamómetro a un instrumento utilizado para medir fuerzas o para pesar objetos. El dinamómetro tradicional, inventado por Isaac Newton, basa su funcionamiento en la elongación de un resorte que sigue la ley de Hooke en el rango de medición. Al igual que una báscula con muelle elástico, es una balanza de resorte, pero no debe confundirse con una balanza de platillos (instrumento utilizado para comparar masas).Estos instrumentos constan de un muelle, generalmente contenido en un cilindro que a su vez puede estar introducido en otro cilindro. El dispositivo tiene dos ganchos o anillas, uno en cada extremo. Los dinamómetros llevan

marcada una escala, en unidades de fuerza, en el cilindro hueco que rodea el muelle. Al colgar pesos o ejercer una fuerza sobre el gancho exterior, el cursor de ese extremo se mueve sobre la escala exterior, indicando el valor de la fuerza.

Característica de la Fuerzas: 

1. Magnitud: consiste en el mayor o menor grado de fuerza aplicada para producir un cambio de forma o movimiento. También es conocida como la intensidad que representa la cantidad de fuerza aplicada sobre el objeto.

2. Dirección: establece la orientación o trayectoria en que se mueve el cuerpo por efecto o aplicación de la fuerza, según los puntos cardinales.

3. Sentido: nos indica hacia donde se aplica la fuerza, para cada dirección hay siempre dos sentidos, de los cuales se toma como positivas las fuerzas que actúan en un sentido y negativas las que actúan en sentido opuesto al positivo.

4. Punto de aplicación: es la zona, lugar, sitio donde se ejerce o aplica la fuerza al objeto.

El inicio del estudio de la dinámica

El estudio de la dinámica fue iniciada por Aristóteles en torno a 384 aC. Aristóteles desarrolló una teoría en un intento de explicar los movimientos de los cuerpos. Esta teoría sigue siendo válida hasta la Edad Media, más precisamente en la época del Renacimiento. Aristóteles es considerado hoy, el precursor de Galileo Galilei, teniendo sus ideas Una de las máximas descubiertas por el antiguo pensador fue la siguiente: el movimiento puede existir sin la existencia de las fuerzas externas que actúan sobre el cuerpo. Por ejemplo, un disco de hockey cae sobre una superficie completamente lisa y en la ausencia de resistencia del aire, puede mantener su estado de movimiento de forma indefinida.

Isaac Newton y las leyes del movimiento

Newton, el científico Inglés mejor conocido como físico y matemático, nacido en el año 1643, en Woolsthorpe, Inglaterra, desarrolló las ideas de Galileo Galilei y sus estudios publicados en el libro Principios matemáticos de filosofía natural, en el que describía sus estudios y descubrimientos en la gravitación Universal y describió las tres leyes fundamentales del movimiento, llamado las leyes de Newton.Tipos de fuerza

El pesoEs la fuerza con que un cuerpo es atraído por la tierra. Como el peso es una fuerza luego es también una magnitud vectorial. La aceleración adquirida por el cuerpo es la aceleración de la gravedad g, que es una magnitud vectorial dirigida verticalmente hacia abajo y como consecuencia el peso   es una magnitud vectorial también dirigida verticalmente hacia abajo.

El peso es el producto de la masa gravitacional del cuerpo por la aceleración de la gravedad terrestre.   = m. 

El valor de   varía de unos puntos a otros de la superficie terrestre y en consecuencia, el peso de un cuerpo es también variable. La masa permanece constante en todo lugar.

Fuerza NormalEs la fuerza ejercida por una superficie sobre un cuerpo que se encuentra apoyado en ella y actúa en dirección perpendicular al plano. Así por ejemplo al representar un bloque que descansa sobre una mesa. Debido a la atracción gravitatoria el bloque ejerce una fuerza sobre la superficie de la mesa.

= m.  , siendo m la masa del bloque y  la aceleración de la gravedad. Esta fuerza  presiona sobre la superficie de la mesa y como las moléculas de ésta ofrecen resistencia a la compresión, la mesa ejerce

sobre el bloque una fuerza que se designa por , del mismo módulo que  , pero de sentido opuesto.

Fuerza de TensiónEs la fuerza ejercida por una cuerda, considerada de masa despreciable e inextensible, sobre un cuerpo que está ligado a ella. Las fuerzas de tensión son aquéllas que se originan en objetos tales como varillas, cables, alambres o

cuerda, equilibrando las fuerzas externas aplicadas en sus extremos, oponiéndose al alargamiento o estiramiento de los mismos. Son fuerzas de origen electromagnético que se producen debido a las fuerzas de interacción entre las moléculas del objeto, las cuales se oponen al alargamiento o estiramiento

Fuerza de RoceAparece como consecuencia de la interacción de contacto entre cuerpos.La fuerza de roce, fricción o rozamiento (Fr) es aquélla que se origina tangencialmente a la superficie de contacto de dos objetos, oponiéndose al movimiento de uno de ellos respecto al otro. Esta fuerza es de origen electromagnético, debido a las fuerzas de interacción entre las moléculas de las superficies en contacto.La fuerza de roce aparece en la superficie de contacto entre dos cuerpos cuando uno de ellas se desliza sobre el otro.

Si no existiera el roce, el cuerpo que se desliza por un plano lo haría con movimiento rectilíneo y uniforme. De existir el roce, su movimiento sería retardado, lo cual significa que su velocidad irá disminuyendo hasta quedar finalmente en reposo 

Leyes de la fuerza de Roce- Siempre tendrá sentido opuesto al

sentido de movimiento del cuerpo.- La dirección de la fuerza de roce es paralela a la superficie de contacto.- Es independiente del área de contacto entre las superficies.- Depende de la naturaleza de las superficies de contacto.- La magnitud es directamente proporcional a la magnitud de la Normal a la superficie de contacto.