Contenido

Estudio de la Dinámica.

¿Qué es la Dinámica?

En los objetivos anteriores se ha hecho un estudio de la cinemática, donde estudiamos el movimiento sin interesarnos las causas que lo originan, ni las masas en los cuerpos en movimiento.

Se dice que hacemos un estudio cinemática cuando dejamos caer una esferita por un plano inclinado (figura 4.1) y medimos los valores de las distancias recorridas y los tiempos empleados, encontrándose que las distancias son proporcionales a los cuadrados de los tiempos empleados. Como vimos, se trata de un movimiento uniformemente acelerado.

Este estudio no es suficiente, porque nos haríamos las preguntas siguientes:

  1. ¿Por qué cae con esta clase de movimiento?
  2. ¿Qué es lo que produce dicho movimiento?
  3. ¿Por qué no cae con movimiento uniforme?

Todas estas preguntas pueden ser respondidas si hacemos un estudio dinámico del movimiento, que es lo que hace que el se produzca y que principios y leyes rigen esas causas.

      De esta manera se puede definir:

La dinámica es la parte de la mecánica encargada de estudiar el movimiento y sus causas.

 

¿Qué es la fuerza?

Para que lleguemos a entender y definir la fuerza debemos pensar e imaginar sobre los aspectos siguientes:

  • Imaginemos sobre el escritorio del salón de clase un borrador, el cual esta en reposo. Se pone en movimiento (efecto) aplicando un esfuerzo muscular (causa).
  • Cuando acércanos un imán a un clavo, este se pone en movimiento  (efecto) al ser atraído por una fuerza magnética (causa).
  • Si de un resorte colgamos una pesa, entonces la pesa deforma al resorte (efecto), porque ella es atraída por su propio peso debido a la fuerza de gravedad (causa).
  • Si tomamos una esfera de plastilina y la apretamos con los dedos (causa), notaremos que la esfera se deforma (efecto).
  • En todos los casos analizados existe una relación de causa a efecto.
  • En los dos primeros casos, las fuerzas musculares y magnéticas (causas) originan un movimiento (efecto).

De todo lo analizado podemos decir:

La fuerza es toda causa capaz de originar dos clases de efectos.

  • Efecto dinámico: produciendo o modificando el movimiento de un cuerpo.
  • Efecto deformador: cambiando la forma de los cuerpos.

 

Equilibrio de las fuerzas.

Observamos la figura 4.2, donde se muestra un cuerpo que cuelga de una cuerda que está  fija en su parte superior.

Sobre dicho cuerpo actúa su propio peso (P), que lo atrae  hacia la Tierra. Sin embargo el cuerpo no cae, sino que permanece en reposo porque la cuerda tensa lo hala con la misma fuerza (T) hacia arriba. A esta fuerza se le llama tensión.

El resultado de la acción de las dos fuerzas del mismo valor, una hacia arriba y otra hacia abajo, hace que el cuerpo permanezca en reposo, es decir, su aceleración es igual a cero. A este par de fuerzas se les llama fuerzas equilibradas pudiéndose definir:

 

Se llaman fuerzas equilibradas, a las fuerzas que actuando simultáneamente sobre un cuerpo no le causan aceleración.

 En general se dice que:

Un cuerpo está en equilibrio cuando no se modifica su estado de reposo o de movimiento.

Masa e Inercia.

 Consideraremos dos carritos A y B como los mostrados en la figura 4.3.

El carrito A esta dotado de una lamina flexible sujeta a él, que puede doblarse y amarrarse.

Si otro carrito B es colocado frente a la lamina y el hilo es cortado con una tijera, se notara que ambos se ponen en movimiento en sentidos opuestos, pero a velocidades distintas, como lo indica la figura 4.4.

 La velocidad desarrollada por el carrito A es dos veces mayor que la velocidad desarrollada por el carrito B. su masa es dos veces menor que la masa del carrito B.

En otras palabras podría decirse: el carrito B adquiere menor aceleración que el carrito A, diciéndose que el carrito B es más inerte, por tanto posee mayor masa.

Cuando dos cuerpos interactúan, tendrá mayor inercia el que menos varié su velocidad a causa de la interacción.

La inercia, es una propiedad que poseen todos los cuerpos y consiste en que un cuerpo varié su estado de reposo o de movimiento, es necesario que otro actué sobre él durante un intervalo de tiempo determinado.

 La propiedad de los cuerpos denominada inercia es expresada también mediante una magnitud llamada masa del cuerpo, pudiéndose definir.

La masa de un cuerpo es la magnitud que expresa la medida se su inercia.

 

Primera Ley de Newton o Ley de Inercia.

Antes de enunciar dicha ley, es necesario que pensemos acerca de algunos hechos que nos presentan:

  1. Si un autobús en movimiento frena, se observa que los pasajeros salen impulsados hacia adelante, como si los cuerpos de las personas trataran de continuar moviéndose.
  2. Si el mismo autobús estando en reposo arranca bruscamente, los pasajeros son impulsados hacia atrás, como si los cuerpos de las personas trataran de continuar en el estado de reposo en que se encontraban.
  3. Si una esfera es lanzada por un suelo pedregoso notamos que a medida que avanza va disminuyendo su velocidad hasta llegar un momento en que se detiene. Figura 4.5(a).
  4. Si la misma esfera es lanzada por un piso liso y pulimentado, se observa que rodara más que en el caso anterior, pero aun así llegara el momento en que se detendrá. Obsérvese las Figuras 4.5 (b) y 4.5(c).

 Si revisamos el ejemplo (1), notamos que un cuerpo en movimiento tiene  tendencia a continuar en movimiento.

En el ejemplo (2) observamos que un cuerpo en reposo es propenso a continuar en reposo.

Los ejemplos (3) y (4) nos dan a entender que la disminución de la velocidad que tienen los cuerpos en movimientos se debe solo al roce entre ellos y el pavimento. De no ser así, continuarían moviéndose indefinidamente y con movimiento rectilíneo uniforme.

En la figura 4.5 (a) se muestra que la esferita es detenida por la fuerza de rozamiento. Sin rozamiento tomaría movimiento rectilíneo uniforme y no se detiene nunca, figura 4.5 (d).

Estas ideas similares a los experimentos realizados por Galileo, físico que precedió a Newton. Este último, fundamentándose en aquellas experiencias lo llevaron a enunciar la ley de inercia, llamada primera ley de Newton:

Todo cuerpo en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme tiende a mantener su estado, siempre y cuando sobre él no actué una fuerza externa.

Otro enunciado equivalente es el siguiente:

Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza, o actúan varias que se anulan entre sí, entonces el cuerpo esta en reposo o tiene movimiento rectilíneo y uniforme.

 Observaciones.

  • Es bueno recalcar que el principio de la inercia o ley de inercia es aplicable a sistemas en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme. Esta es la razón por la cual a estos sistemas se les conoce como sistemas de referencia inerciales.
  • Por el principio de la inercia se llega a entender uno de los principios mas importantes de la dinámica, que consiste en que el reposo y el movimiento rectilíneo uniforme son estados físicamente equivalentes.

Segunda Ley de Newton o Ley Fundamental de la Dinámica.

 Ya conocemos que la fuerza aplicada a un cuerpo es capaz de producir variaciones de velocidad, es decir aceleraciones.

Ahora trataremos de encontrar alguna relación de tipo cuantitativo entre la fuerza aplicada a un cuerpo y la aceleración que adquiere, valiéndonos para ello de un experimento idealizado que nos ayudará  a comprender esa relación.

Dispongamos de una caja de masa m, la cual está dotada de unas rueditas que le permiten moverse a través de una superficie perfectamente pulida, con el objeto de suponer nulo el roce.

Veamos dos casos:

a)    Cuando la masa se mantiene constante.

Si aplicamos a la caja fuerzas de magnitudes F, 2F, 3F, se van adquiriendo aceleraciones que se resumen a la siguiente tabla:

Masa constante. 

Aceleración

a

2a

3a

4a

Fuerza.

F

2F

3F

4F

TABLA A

Dicha tabla se observan las características siguientes:

  • Si F se duplica, a se duplica.
  • Si F se triplica, a se triplica.
  • Si F se cuadriplica, a se cuadriplica.

Como puede notarse, la aceleración aumenta en la misma proporción en que aumenta la fuerza, es decir:

La aceleración de la caja es directamente proporcional a la fuerza que actúa sobre ella.

Matemáticamente puede expresarse así:

b)    Si mantenemos constante la fuerza.

Consideremos ahora tres cajas de masas diferentes: m; 2m; 3m; sobre las cuales actuará la misma fuerza F. como lo muestra la figura 4.7.

Los resultados se resumen en la siguiente tabla:

Masa del cuerpo

m

2m

3m

4m

Aceleración

a

a/2

a/3

a/4

 TABLA B

En la tabla se ven las características siguientes:

  • Si m se duplica, a se reduce a la mitad.
  • Si m se triplica, a se reduce a la tercera parte.
  • Si m se cuadriplica, a se reduce a la cuarta parte.

Como puede notarse, la aceleración se reduce en la misma proporción en que aumenta la masa, es decir:

La aceleración es inversamente proporcional a la masa.

Matemáticamente se expresa así:

Si condensamos las conclusiones de los casos a) y b) podemos escribir que:

La aceleración que adquiere un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza que actúa sobre él, e inversamente proporcional a su masa.

Para expresar matemáticamente la ley podemos lo siguiente: el cociente entre fuerzas aplicada a un cuerpo y la aceleración que adquiere permanece constante. Es decir, si sobre un cuerpo se ejercerían fuerza F1, F2, F3, F4, entre otros, y sus correspondientes aceleraciones fuesen a1, a2, a3, a4, se cumplirá en valor absoluto que:

Este valor constante es la masa del cuerpo, pudiéndose escribir que:

Observación.

La segunda ley de Newton trata de la acción de una sola fuerza, pero en la práctica aparecen actuando siempre varias fuerzas, las cuales pueden ser reemplazadas por una única fuerza llamada fuerza resultante.

Así, por ejemplo, cuando una caja se mueve hacia la derecha debido a la acción de una fuerza F, la figura 4.8, está actuando siempre hacia la izquierda una fuerza de roce (Fr).

Observando la figura y aplicando la segunda ley de Newton podemos escribir en modulo que:

Unidades de fuerza.

Partiendo la formula fundamental de la dinámica F= m . a, deducimos que unidad de fuerza es aquella que al actuar sobre un cuerpo de masa igual a la de la unidad de fuerza es aquella que al actuar sobre un cuerpo de masa igual a la unidad le comunica una unidad de aceleración.

La ecuación también nos permite definir cualquier unidad de fuerza en función de la unidad de masa y la unidad de aceleración en los sistemas c.g.s, M.K.S y técnico.

Cuadro de resumen.

Sistema

Unidad

Símbolo

c.g.s

dina

Dyn

M.K.S

Newton

N

Técnico

Kilopondio

pondio

Kp

P

 

  • Cómo definimos una dina.
Una dina es la fuerza capaz de comunicarle a la masa de un gramo la aceleración de 1 cm/s2.

 

  • Como definimos un Newton.
Un Newton es la fuerza capaz de comunicarle la masa de un kilogramo la aceleración de 1 m/s2.

 

  • Como definimos un Kilopondio.
Un Kilopondio es la fuerza con que la Tierra es capaz de atraer a un kilogramo masa ubicado al nivel del mar y a 45º de latitud.

 

OTRAS UNIDADES DE FUERZA.

A veces nos resulta un poco extraño ciertas unidades, pero es costumbre en ingeniería y en textos de educación superior ciertas unidades de fuerza, las cuales mencionaremos para información general:

La unidad de fuerza en el sistema ingles es la libra, la cual se denota como lb.

Una libra es la furza que al actuar sobre una masa de un slug, produce la aceleración de 1 ft/s2

1 libra (lb) = 1 slug  .  ft/s2

Un slug es la unidad de masa en el sistema ingles. El ft se refiere a pie, unidad de longitud.

En ingeniería es común decir libras por libra – fuerza, a pesar de que la libra es una unidad de masa, en ingeniería se le considera como unidad de fuerza o de peso.

    1 libra = 0,454 kp

1 libra= 4,45 N

 

Equivalentes entre unidades de fuerza.

a)    Relación entre Newton y la dina.

Para obtener la relación entre Newton y dinas bastara con descomponer el Newton así.

1N = 1 kg . 1 m/s2

Como 1 Kg = 1000 g   y   1m = 100 cm, podemos escribir:

1 N = 1000 g  .  100 cm/s2 = 100000 g .  cm/s2

Luego: 1N = 100000 dinas

b)   Relacion entre el Newton Y el Kilopondio.

Si dejásemos caer libremente el kilogramo patrón descendería, como todos los cuerpos, con una aceleración de 9,8 m/s2. La fuerza que origina esta aceleración es el Kp.

Si aplicamos la formula fundamental de la dinámica F = m . a  se tendrá que:

1 Kp = 1 kg . 9,8 m/s2 = 9,8 N

Luego: 1 Kp = 9,8 N

Por otra parte se tiene que: 1 Kp = 1000 p

  • ¿podrias deducir la equivalencia entre Kp y dinas?
  • ¿podrias deducir la equivalencia entre pondio y dinas?

Si resumimos las equivalencias en un cuadro tenemos.

 Usando el cuadro podemos concretar diciendo:

  • Si la transformación tiene el mismo sentido de la flecha multiplicamos.
  • Si la transformación tiene sentido opuesto a la flecha dividimos.

 Peso y masa. Diferencias.

Es de gran importancia que se conozca la diferencia entre el peso y la masa, pues, algunas veces se suelen presentar confuciones.

  • La masa es la medida de la inercia que tienen los cuerpos, siendo la inercia la resistencia que presentan los cuerpos a cambiar su estado de reposo o de movimiento. El peso es el valor de la fuerza de atracción que la Tierra ejerce sobre él.
  • La masa es constante en cualquier lugar en que se encuentre, en cambio el peso varía según la distancia a que se encuentre del centro de la Tierra. Esto se explica porque la Tierra no es una esfera perfecta, sino que es ligeramente aplastada en los polos. Cuando vamos de los polos al ecuador nos alejamos del centro de la Tierra.

Masa inercial  y Masa Gravitatoria.

Según la ecuación F= m . a, cuanto mayor sea la masa del cuerpo mayor ha de ser la fuerza que ha de ejercerse sobre él para producir la misma aceleración, es decir mayor es la inercia del cuerpo o resistencia a ser acelerado. Esa constante m recibe el nombre de masa inerte, siendo una medida de la inercia.

La masa inercial de un cuerpo es el cociente entre la fuerza neta ejercida por el cuerpo y la aceleración que adquiere.

La masa gravitatoria es una magnitud que miden las balanzas y está asociada a la interacción gravitatoria.

Es de hacer notar, que mientras la masa gravitacional resulta de la atracción del objeto por la Tierra, no necesitando movimiento para medirla, la masa inercial resulta de la aceleración producida por una fuerza aplicada al objeto. En este último caso se requiere de movimiento.

Ecuación del peso de un cuerpo.

La caída de un cuerpo es un caso dinámico que puede ser resuelto de acuerdo a la expresión.

F = m . a

Con la fuerza con que la Tierra atrae a los cuerpos se denomina peso(P) y la aceleración con que caen se denomina gravedad (g), entonces la expresión anterior puede escribirse así:

P = m . g

Gravitación universal.

Pensemos sobre los siguientes hechos que se nos presentan en la naturaleza:

  • consideremos una esfera que rueda horizontalmente por una mesa a gran velocidad. Al llegar al extremo no se desplaza en línea recta ni uniformemente, su trayectoria es una curva como lo indica en la figura 4.10.
  • Un satélite artificial lanzado desde la Tierra, tampoco se mueve en línea recta, sino que gira alrededor de ella.

Como ha podido notarse, existe una constante atracción entre la Tierra y los cuerpos que están dentro de ella, pues, todos los cuerpos se atraen los unos a los otros.

Se atraen la Luna y la Tierra y los demás planetas.

La atracción entre todos los cuerpos del universo recibe el nombre de gravitación universal.

La fuerza de gravedad es la fuerza con que un cuerpo es atraído hacia la Tierra en un determinado lugar.

El dinamómetro.

dinamòmetro

El dinamómetro es un instrumento usado para medir la magnitud de las  fuerzas. El está fundamentado en las propiedades elásticas que poseen ciertos materiales al ser deformados por la acción de una fuerza. Tal es el caso de un resorte, el cual bajo la acción de una fuerza experimenta un alargamiento y cuando la fuerza deja de actuar recura la forma inicial.

Los cuerpos que presentan este comportamiento son llamados cuerpos elásticos.

El está constituido por un resorte fijo en su parte superior, terminando la parte inferior en un gancho provisto de un índice que recorre una escala graduada figura 4.11.

Si colocamos un cuerpo en la parte inferior, tal como se muestra en la figura 4.12, el resorte se estira proporcionalmente con el peso del cuerpo, marcando el índice sobre la escala el valor de la fuerza aplicada. Este hecho sirve para graduar dichos aparatos colocándoles pesas de valor conocido.

Si observamos la figura 4.13, notaremos que las variaciones de longitud x, 2x, 3x, 4x son proporcionales a las fuerzas aplicadas en el extremo inferior. Esta propiedad es aprovechada en la construcción de dichos aparatos, ley que fue enunciada a través de experimentos por el físico ingles Robert Hooke y que se enuncia así:

Las fuerzas aplicadas no siempre proporcionales a las deformaciones que producen, mientras no se alcance el límite de elasticidad del material.                                                                                          

Como el resorte es un cuerpo elástico, puede enunciarse la ley de Hooke de la manera siguiente:

Las variaciones de longitud que experimenta un resorte son proporcionales a las fuerzas que la producen.

 Puede escribirse la expresión matemática de la ley de Hooke de la siguiente manera: F = – K  .  x

F: fuerza aplicada sobre el resorte

X: alargamiento o desplazamiento del resorte.

K: es la constante de elasticidad y depende de cada resorte.

El signo negativo que aparece en la expresión significa que la fuerza ejercida por el resorte siempre está en dirección opuesta al desplazamiento.

Como la fuerza del resorte siempre actúa hacia la posición de equilibrio, algunas veces es llamada fuerza de restitución o fuerza restauradora.

La constante elástica de un resorte, k, se mide en: Newton/metros (N/m).

Problema de aplicación sobre la ley de Hooke.

  1. Se tiene un resorte de 20cm de longitud ( cuando no está deformado). Cuando se suspende de él un peso de 4 N se alarga 8cm. ¿Cuál es la constante de elasticidad?

 Datos:

X= 8cm = 0.08m

F= 4 N

K= ?

Solución.

Se acuerdo con la ley de Hooke escribimos que: F = K  .  x

Como nos piden la constante elasticidad despejamos k, quedándonos: K = F/x

Sustituyendo F y K por sus valores tenemos:

K = 4 N/ 0,08m = 50 N/m.

Tercera ley de Newton o  Ley de Acción y Reacción.

Las fuerzas son capaces de producir efectos que quizá hayas podido comprobar alguna vez.

Analicemos los diferentes fenómenos que se nos presentan en la vida real:

  1. Cuando estamos en un bote y le aplicamos con un remo una fuerza al muelle, no taremos que el bote se mueve en dirección opuesta a la fuerza aplicada. Figura 4.14.
  2. En la figura 4.15 se muestra a un joven sobre unos patines, el cual está aplicando una fuerza sobre la pared. El joven sale en movimiento en sentido opuesto a la fuerza aplicada.
  3. Si un dinamómetro, que esta fijo en un extremo, es halado por otro dinamómetro notaremos que ambos marcan el mismo valor. figura 4.16.

Estos tres ejemplos nos ponen de manifiesto que cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este ejercerá una fuerza sobre el primero de la misma magnitud y de sentido opuesto.

Todo esto nos permite enunciar la tercera ley de Newton, llamada también ley de acción y reacción:

Cuando dos cuerpos interactúan, la fuerza que actúa sobre el primero debida al segundo es igual y opuesta a la fuerza que actúa sobre el segundo debida al primero.

 También puede decirse:

Si un cuerpo ejerce una fuerza (acción) sobre otro este produce otra fuerza de la misma magnitud (reacción), pero de sentido contrario, sobre el primero.

 

 

Observaciones.

Las dos fuerzas de acción y reacción deben presentar las características siguientes:

  • Deben presentarse en pares.
  • Deben actuar sobre cuerpos diferentes.
  • Deben actuar en sentidos opuestos.
  • Deben tener el mismo valor.
  • Nunca pueden anularse mutuamente.

 Algunas fuerzas mecánicas especiales.

  • Peso de un cuerpo ( P ).
El peso de un cuerpo es la fuerza con que él es atraído por la fuerza de gravedad.

 El peso de un cuerpo se representa mediante un vector P dirigido verticalmente hacia abajo, actuando independientemente de si el cuerpo está en reposo o en movimiento.

En la figura 4.17 (a); 4.18(b); 4.19(c) se muestra el peso del cuerpo en cada caso.

El peso es el producto de la masa gravitacional del cuerpo por la aceleración de la gravedad terrestre, por lo que puede escribirse la siguiente expresión:

P = m  .  g

 

  • Fuerza normal ( N ).

 

Todo cuerpo que se encuentra ubicado sobre un plano experimenta una fuerza ejercida por el plano. Esta fuerza es denominada fuerza normal.

De acuerdo a esto podemos definir:

La fuerza normal es la fuerza ejercida por un plano sobre un cuerpo que está apoyado en él.

La palabra normal es usada porque sin la presencia del razonamiento la dirección de N esta siempre perpendicular a la superficie.

Esta fuerza se representa a través de un vector dirigido hacia arriba, perpendicularmente al plano o superficie de contacto. En las figuras 4.17 (a) y 4.18(b) se están mostrando las normales en cada caso.

Cuando el cuerpo está sobre un plano horizontal, la magnitud de la fuerza normal es igual a la magnitud peso del cuerpo, pudiéndose escribir que:

 N = P = m . g

 

  • Fuerza de tensión ( T )

Cuando los cuerpos están suspendidos de hilos supone la introducción de las tensiones en su condición de fuerzas interiores que se propagan a través del hilo. En condiciones estáticas, como las de un cuerpo colgado del techo, la tensión del hilo coincide, en magnitud, con la fuerza del peso es de hecho la fuerza que equilibra al peso.

Podemos definir qué: 

La tensión es la fuerza ejercida en cualquier  punto de una cuerda, considerada de masa despreciable e inextensible, sobre un cuerpo que está ligada a ella.

 

 

En la figura 4. 19 (c) se muestra una esfera colgando de un techo, donde se observa la tensión T , representada por un vector dirigido a lo largo de la cuerda y de sentido opuesto al peso del cuerpo.

 

  • Fuerza de roce (Fr)

 

 Si dos cuerpos se hallan en contacto y uno se desliza sobre el otro aparecerá una fuerza entre ellos que se opone al movimiento y que denominaremos fuerza de rozamiento ( Fr ).

Las fuerzas de rozamiento o fuerzas de roce tienen la misma dirección del movimiento pero sentido opuesto.

Todo lo dicho nos permite definir la fuerza de roce así:

La fuerza de roce es la fuerza que aparece en la superficie como contacto entre dos cuerpos cuando uno de ellos se desliza sobre otro.

Esta fuerza se representa a través de un vector de sentido opuesto a la fuerza aplicada para producir el movimiento, en la figura 4.20 (d) se está mostrando una fuerza ( F ) que desliza el bloque hacia la derecha y una fuerza de roce ( Fr ) actuando hacia la izquierda.

La magnitud de la fuerza de roce  ( Fr ) se calcula a través de la expresión siguiente:

Fr: fuerza de roce.

UK: coeficiente de razonamiento, el cual depende del grado de rugosidad, o de pulimentaciòn de las superficies en contacto.

N: magnitud de la fuerza normal. Esto indica que para calcular la fuerza de roce es necesario calcular la magnitud de la fuerza N, perpendicular al plano de deslizamiento.

Existen dos tipos de coeficiente de rozamiento:

  • Coeficiente de roce estático, el cual está relacionado con la fuerza necesaria para poner el cuerpo en movimiento.
  • Coeficiente de roce dinámico, el cual es propio del estado de movimiento.

 Diagrama de cuerpo libre.

Desde un punto de vista matemático el estudio del movimiento de un cuerpo, a partir de las fuerzas que actúan sobre él. Se reduce a la aplicación de la segunda ley de Newton F = m . a, recordando que F es la fuerza resultante o suma de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo. Para ello es conveniente hacer un diagrama del cuerpo, representando todas las fuerzas actuantes. Ese diagrama recibe el nombre de diagrama de cuerpo libre, por lo que podemos definir:

Un diagrama de cuerpo libre es un diagrama donde se representan, a través de vectores, todas y cada una de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo.

Observamos la siguiente figura 4.21(e), el cual representa un cuerpo, al cual se le está aplicando una fuerza horizontal F hacia la derecha.

Las fuerzas actuantes son:

F: fuerza horizontal hacia la derecha

P: peso del cuerpo, de dirección vertical y sentido hacia abajo.

N: fuerza de reacción del plano sobre el cuerpo, llamada normal.

Fr: fuerza de roce, la cual actúa siempre en sentido opuesto a la dirección del movimiento.

Es de hacer notar entonces, que al aplicar una fuerza horizontal existirá también otra fuerza, llamada fuerza de roce, que actua en sentido opuesto el movimiento del cuerpo, por lo que a la hora de aplicar la segunda ley es necesario tomarla en consideración.

Clasificación de las fuerzas.

De acuerdo con lo que hemos analizado hasta ahora sabemos que la causa de la aceleración de los cuerpos es una fuerza, la cual surge como consecuencia de la interacción entre ellos. Es evidente que existen diferentes tipos de interacción y como consecuencia surgirán diferentes tipos de fuerzas.

Las fuerzas pueden ser clasificadas en cuatro tipos:

a)   Fuerzas gravitacionales.

Son las fuerzas que provocan que los cuerpos se atraigan entre si. Esta fuerza de atracción, que es relativamente pequeña, está regida por la Ley de Gravitación Universal de Newton, la se enuncia así:

Todos los cuerpos se atraen mutuamente con fuerzas que son directamente proporcionales al producto de sus masas e inversamente proporcionales al cuadro de la distancia que las separa.

 Matemáticamente puede escribirse que:

G es una constante llamada constante de gravitación universal y cuyo valor es:

a)   Fuerzas electromagnéticas.

Son las fuerzas que surgen como la interacción entre las cargas eléctricas y magnéticas, las cuales pueden ser repulsivas y atractivas.

b)  Las fuerzas nucleares.

Fuertes surgen como la interacción fuerte de los núcleos de los átomos por mantener unidos a los neutrones y protones, siendo las más intensas de todas.

c)   Las fuerzas nucleares.

Débiles son las que intervienen en las interacciones de gran cantidad de partículas elementales.

Deja un comentario

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s