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Tema 4 Dinámica

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  • 1. Tema 4 DINÁMICA
  • 2. 1. El principio de inercia <ul><li>Experimento de Galileo: Galileo ideó experiencias para estudiar el movimiento de los cuerpos </li></ul><ul><li>A: la bola adquiere una velocidad cada vez mayor (movimiento acelerado) impulsada por la fuerza de su peso. </li></ul><ul><li>B: la bola disminuye su velocidad hasta pararse inducido por su peso (movimiento retardado) </li></ul><ul><li>C: si la dejamos rodar por un plano horizontal y liso, su movimiento sería uniforme (no se detendría jamás) </li></ul>
  • 3. Tras la serie de experiencias anteriores, Galileo llegó a la conclusión que denominó PRINCIPIO DE INERCIA: <ul><li>“ Si algo se mueve, sin que nada lo toque y sin perturbación alguna, se moverá eternamente siguiendo , a velocidad uniforme, una línea recta y uniforme” </li></ul><ul><li>Este principio contradice las antiguas ideas de Aristóteles, según las cuales no puede movimiento sin fuerza que lo mantenga. </li></ul><ul><li>En el año 1642, el mismo en el que muere Galileo, nace Isaac Newton que retomó la tarea de relacionar las fuerzas y los movimientos, que expresó de forma brillante en tres principios denominados PRINCIPIOS DE LA DINÁMICA o también LEYES DE NEWTON. </li></ul>
  • 4. 2. Primer principio de la dinámica <ul><li>Se refiere al principio de inercia de Galileo, que Newton enuncia: </li></ul><ul><li>Decir que no actúa ninguna fuerza es lo mismo que decir que la suma de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo es nula. </li></ul>Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza, y estaba en reposo, seguirá así, y si estaba en movimiento se mantendrá así, con movimiento uniforme.
  • 5. Importancia de las fuerzas de rozamiento <ul><li>En el entorno en que vivimos todo cuanto se mueve está sometido a causas que dificultan su desplazamiento: las fuerzas de rozamiento. </li></ul><ul><li>Las fuerzas de rozamiento son de naturaleza electromagnética. </li></ul><ul><li>Cuanto más lisa y pulida esté una superficie menor será la fuerza de rozamiento. Sin rozamiento el cuerpo no se detendría. </li></ul>
  • 6. El principio de relatividad de Galileo <ul><li>De la primera ley de Newton se puede deducir la equivalencia entre reposo y movimiento uniforme, ya que en ambos estados todo ocurre del mismo modo. </li></ul><ul><li>Todas las leyes de la mecánica se cumplen igualmente en cualquier sistema inercial (sistemas de referencia donde se cumple el principio de inercia) </li></ul><ul><li>Mecánica es al parte de la física que engloba a la cinemática (estudio del movimiento) y la dinámica (estudio de las relaciones entre fuerzas y movimiento) </li></ul>
  • 7. 3. El principio fundamental de la dinámica <ul><li>Las fuerzas modifican el estado de reposo o de movimiento de los cuerpos. </li></ul><ul><li>Las fuerzas, pues, no son las causas del movimiento; solamente lo cambian. </li></ul><ul><li>Si un cuerpo tiene un movimiento acelerado (porque cambia su velocidad, ya sea en módulo dirección o sentido) podemos estar seguros de que una fuerza está actuando sobre él. </li></ul><ul><li>Si un cuerpo tiene un movimiento rectilíneo uniforme es porque ninguna fuerza actúa sobre él (o la suma de fuerzas es nula) </li></ul>
  • 8. Segunda ley de la dinámica o segunda ley de Newton: <ul><li>“ CUANDO UN CUERPO ES SOMETIDO A UNA FUERZA, CAMBIA SU ESTADO DE REPOSO O MOVIMIENTO, ADQUIRIENDO UNA ACELERACIÓN DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA FUERZA APLICADA, E INVERSAMENTE PROPORCIONAL A SU MASA” </li></ul><ul><li>F = m · a </li></ul><ul><li>Esta aceleración lleva la misma dirección y sentido que la fuerza aplicada, o que la resultante de las fuerzas </li></ul><ul><li>Si la fuerza es constante, la aceleración también lo será. </li></ul><ul><li>La masa es la magnitud física que mide la inercia de los cuerpos </li></ul><ul><li>Unidad de fuerza en el SI: Newton </li></ul><ul><li>1N=1kg·1m/s </li></ul>
  • 9. 4. Aplicaciones del principio fundamental de la dinámica <ul><li>El principio fundamental de la dinámica explica todas las relaciones existentes entre fuerzas y movimientos; por tanto aplicándolo adecuadamente, podremos resolver cualquier problema de dinámica que se nos presente. </li></ul><ul><li>Algunos casos sencillos que vamos a estudiar: </li></ul><ul><li>Dinámica del movimiento circular </li></ul><ul><li>Movimiento planetario </li></ul><ul><li>Dinámica de la caída libre de los cuerpos </li></ul><ul><li>Caída por planos inclinados </li></ul>
  • 10. Dinámica del movimiento circular <ul><li>La fuerza que obliga a girar a la piedra es perpendicular a su velocidad, de forma que no modifica su módulo, sino solo su dirección, forzando su trayectoria a una circunferencia (sin la fuerza sería una recta) </li></ul><ul><li>La aceleración centrípeta: </li></ul><ul><li>Aplicando la 2ª ley de Newton </li></ul>
  • 11. Movimiento planetario <ul><li>Aproximando la órbita de un planeta a una circunferencia (en realidad son elipses) </li></ul><ul><li>Aplicando la fórmula anterior, la F c sería la fuerza gravitatoria con que el Sol y el planeta se atraen, m la masa del planeta, v su velocidad tangencial y r la distancia Sol-planeta. </li></ul>
  • 12. Dinámica de la caída libre de los cuerpos <ul><li>La Tierra atrae a los cuerpos con una fuerza a la que llamamos peso, que es igual y de sentido contrario a la fuerza con que los cuerpos atraen a la Tierra. </li></ul><ul><li>Si tomamos un cuerpo cualquiera y medimos su masa con una balanza y su peso con un dinamómetro comprobaremos que el cociente es siempre el mismo: 9,8 N/kg (m/s 2) . A ese valor lo llamamos aceleración de la gravedad terrestre (g) </li></ul>
  • 13. Caída por planos inclinados <ul><li>Es un problema de geometría </li></ul>
  • 14. 5. El principio de acción y reacción <ul><li>Newton observó que las fuerzas son siempre consecuencia de las interacciones de unos cuerpos con otros. </li></ul><ul><li>La intensidad de las interacciones la medimos mediante la magnitud fuerza. </li></ul><ul><li>En la naturaleza no hay fuerzas aisladas, sino pares de fuerzas iguales y de sentido contrario aplicadas cada una sobre uno de los cuerpos que interaccionan. </li></ul><ul><li>Esta propiedad la tienen todas las interacciones, sea cual sea su naturaleza: eléctrica, gravitatoria etc. </li></ul><ul><li>Principio de acción y reacción: “ A toda fuerza de acción se opone otra de reacción, que es de la misma naturaleza, de sentido contrario y de igual magnitud” </li></ul>
  • 15. Aplicando el principio de acción y reacción <ul><li>Fuerzas “a distancia” </li></ul><ul><li>Las fuerzas gravitatorias y eléctricas actúan a grandes distancias; no necesitan el contacto de los cuerpos. </li></ul><ul><li>Fuerzas de contacto </li></ul><ul><li>Solemos considerar de contacto las fuerzas elásticas, las de rozamiento estático y las tensiones de las cuedas. </li></ul>

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