Facebook Twitter RSS Reset

No entendes fisica? Te doy una mano

No entendes fisica? Te doy una manoGIF

Cinematica

-Movimiento y Reposo

Que significa decir que un cuerpo está en movimiento? En nuestras experiencias diarias no vemos dificultad para responder esta pregunta. Si vemos por ejemplo un poste de teléfono en la calle, diremos que está en reposo. Pero si vemos una persona caminando en la misma calle, diremos que ella está en movimiento. Según la física, los conceptos de movimiento y reposo son relativos, pues para tal definición debemos tomar en consideración un referencial. En este caso, la definición correcta de movimiento y reposo es:

Un cuerpo está en movimiento siempre que cambie su posición en el pasar del tiempo, en relación a una referencia adoptada y en reposo siempre que su posición se mantenga constante en el paso del tiempo en relación a la referencia que fue tomada.

El movimiento rectilíneo:

El movimiento rectilíneo (MR) es el movimiento más simple de la Naturaleza aunque muy difícil de observarlo u obtenerlo durante largos períodos de tiempos. ¿Cómo definirlo? Al ser un “movimiento”, estamos en un cuerpo que cambia de posición (desplaza) con respecto a otro cuerpo, llamado objeto de referencia.

No entendes fisica? Te doy una mano

¿Por qué rectilíneo? En nuestro caso, un movimiento es rectilíneo cuando un cuerpo tiene una trayectoria “recta”, es decir se mueve siempre con la misma dirección. Por ejemplo, si un cuerpo que se mueve horizontal o verticalmente como la trayectoria de una pelota dejada caer o de un ascensor.

En este movimiento, todas las magnitudes vectoriales tienen la misma dirección (lo cual no significa que tengan el mismo sentido).

Sólo dos sentidos.- Dado que el movimiento tiene una dirección, solo son posibles dos sentidos. Si es vertical, hacia arriba o hacia abajo, si es la dirección horizontal Norte – Sur, hacia el Norte o hacia el Sur.

Sentido de los signos.- Para diferenciar ambos sentidos se les asigna un “signo”: “positivo” o “negativo”. ¿Esto significa que las magnitudes vectoriales se “transforman” en escalares? NO, se deben representar, tienen dirección y sentido; la diferencia (simplificación) está en que el módulo se escribe con un signo y que el mismo tiene un significado físico, nos habla del sentido de la magnitud.



¿”v” ó |v|?.-
A partir del movimiento rectilíneo, nos conviene diferenciar el símbolo del módulo:

|v|: Será nuestro símbolo de módulo, el mismo nos indica SÓLO la cantidad de la magnitud que estamos analizando y no tiene “signo”, por lo tanto, la medida siempre es positiva (está en valores absolutos). Por ejemplo: |v|=10m/s.

  v: Será nuestro símbolo cuando queramos escribir el módulo con el sentido del movimiento, por lo tanto, se escribe la medida y un “signo” que tiene significado físico. Unión del módulo y el sentido – signo le llamaremos “valor o medida”. Por ejemplo, cuando el valor de una velocidad de un cuerpo es: v=-10m/s significa que el módulo de la velocidad es de 10m/s y el cuerpo se mueve en sentido contrario al definido como positivo.

Significado físico del signo en las Posiciones.-

Veamos algunos ejemplos:

¿Cómo diferenciamos la posición a la izquierda del OBJETO de REFERENCIA de la posición a la derecha del mismo como se indica en la figura?

No entendes fisica? Te doy una mano

A una le damos un valor “positivo” y a otra “negativo”. ¿Cuál a cuál? Es arbitrario, puede ser positiva a la izquierda o a la derecha pero, en el mismo problema, NO se puede modificar. Por lo general, a la derecha, se le da el signo “positivo” y a la izquierda, el signo “negativo”, en este caso: r1>0 y r2<0.

¿Y en las otras magnitudes vectoriales?.-

Para las otras magnitudes vectoriales (desplazamiento, velocidad media, velocidad instantánea, variación de velocidad y aceleración media) el signo nos habla del sentido de las mismas, hacia donde indican (Hacia la izquierda o hacia la derecha sí el movimiento es horizontal). Por ejemplo, hacia la derecha puede ser “positiva” y hacia la izquierda ser “negativa”. En el caso de la figura: v>0 y Dr<0.

No entendes fisica? Te doy una mano

Es importante tener presente que la velocidad, el desplazamiento o la aceleración no “son” negativos sino que al darle este signo queremos hacer referencia al sentido de las mismas. En la figura, el desplazamiento “negativo” se traduce como el cuerpo se desplaza en el sentido contrario del elegido como positivo.

Movimiento Rectilíneo Uniforme



Característica.- El MRU es el movimiento de un cuerpo con velocidad constante con respecto al tiempo que transcurre = No entendes fisica? Te doy una mano

¿Qué significa que la “velocidad es constante”? Dado que la velocidad es una magnitud vectorial esto significa que la dirección, el sentido y el módulo de la velocidad de un cuerpo no cambie. Es MR por la dirección y UNIFORME por el módulo y sentido

No entendes fisica? Te doy una mano

Relación velocidad media e instantánea. Dado que la velocidad es constante (vectorialmente), la velocidad media e instantánea son iguales y pueden ser usadas como sinónimos (SÓLO en este TIPO de MOVIMIENTO).

Ecuaciones.- Las ecuaciones se simplifican.

No entendes fisica? Te doy una mano

Otra característica que distingue este movimiento es que el cuerpo, al transcurrir el tiempo, no acelera (o lo que es lo mismo, su aceleración es nula).

No entendes fisica? Te doy una mano


Gráficas.-
Las gráficas correspondientes a este movimiento son las indicadas abajo (o variaciones de la misma). Veamos sus características:

Gráfica Velocidad en función del Tiempo = La gráfica de v(t) nos muestra una velocidad constante con respecto al tiempo donde el gráfico es paralelo al eje del tiempo, podría ser negativo en vez de positivo (como es en este caso). El área entre el gráfico y el eje del tiempo corresponde al desplazamiento(ver recuadro). La pendiente de esta gráfica es nula (vale cero) ¿A qué magnitud representa?

No entendes fisica? Te doy una mano


Gráfica Posición en función del Tiempo =
La gráfica r(t) debe ser siempre una recta, es decir, corresponder a una función lineal. Justamente la pendiente de esta gráfica corresponde a la velocidad. Va a depender que la recta sea “hacia arriba” o “hacia abajo” para que la velocidad sea positiva (como en este caso) o negativa.

No entendes fisica? Te doy una mano

El área de la gráfica v(t)

Si Ud. observa la gráfica v(t), el área de la misma es un rectángulo, como Ud. Recordará la misma se calcula: ÁRect = Base x Altura. En este caso: Base = Δt y Altura = Δv por lo tanto:

ÁRect = v.Δt=Δr [Desplazamiento]

Aclaración: El área NO ES el desplazamiento sino que el área de v(t) representa a la magnitud física “desplazamiento”.

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado[/b]

Característica.- El MRUV es el movimiento rectilíneo de un cuerpo con aceleración constante.

¿Qué significa que la “aceleración es constante”? Esto significa que la dirección, el sentido y el módulo de la aceleración de un cuerpo no cambia. Es un MR porque la dirección de la velocidad y de la aceleración es la misma, y UNIFORMEMENTE VARIADO porque la velocidad varía uniformemente con respecto al tiempo y, por lo tanto, la aceleración tiene siempre el mismo el módulo y sentido (Dicho de otra forma: Dado un determinado intervalo de tiempo constante, los cambios del módulo de la velocidad son iguales en valor y “signo”).

Ecuaciones.- Aunque se va a insistir en la resolución gráfica, es importante que conozcas las ecuaciones que describen el MRUV. Para esto a las ecuaciones que ya vimos debemos agregarle una nueva ecuación para la velocidad media (sólo válida para el MRUV):

No entendes fisica? Te doy una mano


Las viejas ecuaciones.-
Repasemos las viejas ecuaciones que ya conocemos:

No entendes fisica? Te doy una mano


Las 5 magnitudes.-
A partir de estas ecuaciones se relacionan usualmente los valores de cinco magnitudes entre sí: el desplazamiento (Dr), el intervalo de tiempo (Dt), la velocidad inicial (vi), la velocidad final (vf) y la aceleración (a).

Velocidades, tiempo y aceleración.- La ecuación se obtiene de la definición de aceleración (por lo tanto, no es nueva)

No entendes fisica? Te doy una mano

Velocidades, tiempo y aceleración.- De la definición de velocidad media hemos sustituido la misma por la semisuma de las velocidades.

No entendes fisica? Te doy una mano


Con aceleración y sin velocidad final.-
A partir de las ecuaciones 1 y 2 es posible deducir la ecuación 3. Dado que la posición, el tiempo y la velocidad inicial así como la aceleración se fijan al comienzo y no se pueden modificar, esta ecuación tiene sólo dos “variables”, la posición final y el instantes de tiempo respectivo, por esto se la conoce como la ecuación “horario”,

No entendes fisica? Te doy una mano


Sin tiempo.-
La ecuación 4 es una de las ecuaciones que usaremos frecuentemente. Se puede deducir a partir de la 1 y 2.

No entendes fisica? Te doy una mano

Según la magnitud que deseamos calcular es la ecuación que utilicemos y debamos despejar para calcular nuestra incógnita. Cada una de las cuatro ecuaciones relaciona cuatro de las cinco magnitudes, por lo tanto siempre falta una de ellas. Por ejemplo, en la ecuación No entendes fisica? Te doy una mano no aparece la aceleración, esto significa de que si deseamos calcularla o la tenemos como dato esta ecuación no nos sirve.



Gráficas.-
Las gráficas correspondientes a este movimiento son las indicadas abajo (o variaciones de la misma). Veamos sus características:

Gráfica Velocidad en función del Tiempo: La gráfica de v(t) corresponde a una función lineal, el gráfico es una “recta”, por lo tanto su pendiente es constante. La misma sigue representando a la aceleración y el área al desplazamiento.

No entendes fisica? Te doy una mano

Gráfica Aceleración en función del Tiempo: Dado que es un MRUV, la aceleración es constante, el gráfico es una recta paralela al eje del tiempo.

No entendes fisica? Te doy una mano


Gráfica Posición en función del Tiempo:
La gráfica r(t) debe ser siempre una rama de parábola. La pendiente de esta gráfica corresponde a la velocidad instantánea.

No entendes fisica? Te doy una mano

Movimiento parabolico-“Proyectiles”

Si lanzamos un objeto en dirección vertical hacia arriba y despreciamos la resistencia del aire, observamos como este se encuentra bajo los efectos de la fuerza gravitatoria terrestre, Fg, cuya aceleración tiene módulo, dirección y sentido fijo. ІgІ= 9.8 m/s2 vertical hacia abajo.

No entendes fisica? Te doy una mano

Ahora estudiaremos el caso mas común de la naturaleza, cuando lanzamos un objeto hacia arriba con una inclinación determinada. Dicho cuerpo estará bajo los efectos del campo gravitacional terrestre el cual, si ignoramos de nuevo la acción de la resistencia del aire, seria otri ejemplo de movimiento con aceleración uniforme. A este tipo de objetos que se encuentran en estas condiciones se llaman proyectiles.

Si analizamos el dibujo, la única fuerza actuando sobre la pelota es el … PESO “W”, por “weight” en inglés.

Figura 1

Dicho proyectil experimenta una aceleración hacia abajo por efecto de la gravedad, pero difiere del movimiento rectilíneo en el hecho de que la dirección y sentido de dicha fuerza no coincide con la de la velocidad inicial.

Dado que no existe ninguna fuerza que actúe en la dirección horizontal, la polota no experimenta ninguna aceleración horizontal.

¿Que pasará con la magnitud de la velocidad horizontal? Será siempre la misma.

¿Y con la componente vertical? Esta irá variando a medida que pasa el tiempo.

Repasemos estos conceptos: el movimiento de un proyectil ocurre en dos dimensiones, una vertical y otra horizontal.

Dichas dimensiones determinan dos componentes de dicho movimiento que llamaremos Vx y Vy.

La dirección de Vx es siempre horizontal y apunta en la dirección del movimiento.

Vy va variando.

Analicemos el siguiente dibujo:

No entendes fisica? Te doy una mano

Figura 2

Este es un dispositivo electrónico que deja caer una pelota horizontalmente desde su posición de reposo y otra verticalmente desde la misma altura.

Observamos como Vx no varia mientras que Vy aumenta a medida que el proyectil cae.

¿Que crees que sucedería si el proyectil es lanzado hacia arriba? Si, Vy disminuye a medida que avanza en altura hasta llegar a una altura máxima.

Luego comienza a caer nuevamente. De ahí, que describe un movimiento parabólico, por la forma de la trayectoria en dos dimensiones.

Ecuaciones:

A la izquierda se ven la del movimiento uniformemente acelerado y a la derecha estan adaptadas para el parabolico

No entendes fisica? Te doy una mano

Dinamica

Es la parte de la física que estudia la relación entre la fuerza y el movimiento. La esencia de esta parte de la física es el estudio de los movimientos de los cuerpos y sus causas, sin dejar de lado los conceptos de la cinemática, anteriormente estudiadas.

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.

Las tres leyes son:

Principio de Inercia o Primera Ley de Newton;

Principio fundamental de la dinámica y la segunda ley de Newton;

Principio de Acción y Reacción o tercera ley de Newton.

La primera ley de Newton describe lo que ocurre con los cuerpos que están en equilibrio. La segunda ley explica lo que sucede cuando no hay equilibrio, y la tercera ley muestra que el comportamiento de las fuerzas, cuando tenemos dos cuerpos en interacción.

En el estudio del movimiento, la cinemática, se propone describirlo sin preocuparnos con sus causas. Cuando nos preocupamos con las causas del movimiento, estamos entrando en un área de la mecánica conocida como dinámica.

No entendes fisica? Te doy una mano

n dinámica existen tres leyes en las que todo el estudio del movimiento puede ser resumido. Estas son las conocidas “Leyes de Newton”



* Primera Ley de Newton – Ley de Inercia

* Segunda Ley de Newton – Principio fundamental de la dinámica



* Tercera Ley de Newton – Ley de acción y reacción




La primera ley de Newton describe lo que sucede con los cuerpos que están en equilibrio. La segunda ley explica lo que sucede cuando no existe equilibrio y la tercera ley muestra como es el comportamiento de las fuerzas cuando tenemos dos cuerpos interactuando entre si.

Para comprender mejor estas leyes, es preciso conocer algunos conceptos físicos muy importantes como la fuerza de equilibrio.



Si por ejemplo nos detenemos a observarnos nosotros mismos, seguramente en este momento estamos sentados en una silla, leyendo este texto. Justamente ahora, sobre nosotros están actuando fuerzas, pero aún con estas fuerzas trabajando, nosotros aun continuamos en nuestro lugar. Esto sucede porque ellas están cancelándose mutuamente. Podemos decir entonces que cada uno de nosotros está en equilibrio.

El reposo no es la única situación de equilibrio posible. Imagina ponerte de pie en un bus en movimiento, si el acelere, frena o realiza una curva, podremos terminar desequilibrándonos y cayendo. Pero, existe un caso en que, a pesar de estar el bus en movimiento no existirá peligro de caernos.

Esto sucederá en caso que el ómnibus ejecute un movimiento rectilíneo y uniforme (en otras palabras, cuando se mueve en línea recta con velocidad constante). En esta situación, podemos decir que el ómnibus está en equilibrio.

Los dos casos ejemplificados anteriormente ilustran situaciones de cuerpos en equilibrio. El primero muestra el equilibrio de los cuerpos en reposo, que es conocido como equilibrio estático.

El segundo muestra el equilibrio de los cuerpos en movimiento, que es conocido como equilibrio dinámico. En los dos casos tenemos algo en común que define la situación de equilibrio y ese algo en común es el hecho de que todas las fuerzas que están actuando se están anulando

Por tanto:

El equilibrio ocurre en toda situación en que las fuerzas actuantes en determinado cuerpo se cancelan

La Primera Ley de Newton – La ley de la Inercia



En la naturaleza, todos los cuerpos presentan cierta resistencia a las alteraciones en su estado de equilibrio, sea el estático o dinámico. Imagina que tengas que patear dos bolas diferentes, una de futbol y una de boliche.



Es claro que la bola de futbol será pateada con más facilidad que la de boliche, que presenta una mayor resistencia para salir de su lugar, por lo tanto una mayor tendencia a mantenerse en equilibrio, o un mayor grado de inercia.

Se define inercia como una resistencia natural de los cuerpos a alteraciones en su estado de equilibrio.

La primera ley de Newton trata de los cuerpos en equilibrio y puede ser enunciada de la siguiente forma:

Cuando las fuerzas actuantes en un cuerpo se anulan, el permanecerá en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme.

Un objeto que reposa sobre una mesa, por ejemplo, está en equilibrio estático y tiende a permanecer en esta condición indefinidamente.

En el caso de los cuerpos en movimiento, podemos imaginar un coche en movimiento que frena bruscamente. Los pasajeros serán lanzados hacia el frente porque tienden a continuar en movimiento.



Fuerza Resultante

En nuestro cotidiano, es imposible encontrar un cuerpo sobre el cual no existan fuerzas actuando, porque el solo hecho de encontrarnos sobre la Tierra, nos hace someternos a la fuerza de gravedad.

Muchas veces estas fuerzas se anulan, lo que resulta en equilibrio. En otros casos, la resultante de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es diferente de cero. Cuando esto ocurre, el resultado de estas fuerzas es definido como fuerza resultante.

La determinación de una fuerza resultante no es algo simple, ya que se trata de una magnitud vectorial. Esto quiere decir que una fuerza es definida por una intensidad, una dirección y un sentido.

Como la fuerza se trata de una magnitud vectorial, no podemos determinar la fuera resultante utilizando el álgebra al que estamos acostumbrados. Entonces, es necesario conocer un proceso matemático, llamado suma vectorial.

A continuación les ilustramos los casos más conocidos para la determinación de la fuerza resultante de dos fuerzas aplicadas en un cuerpo.

Caso 1 – Fuerzas con la misma dirección y sentido



Caso 2 –
Fuerzas perpendiculares

No entendes fisica? Te doy una mano

Caso 3 – Fuerzas con la misma dirección y sentidos opuestos

No entendes fisica? Te doy una mano

Caso 4 – Caso General – Ley de los Cosenos

No entendes fisica? Te doy una mano

La Segunda Ley de Newton

Cuando diversas fuerzas actúan en un cuerpo y ellas no se anulan, es porque existe una fuerza resultante. Y como se comporta un cuerpo que está bajo una fuerza resultante?

La respuesta fue dada por Newton en su segunda Ley del Movimiento. En esas situaciones Newton explicó, que el cuerpo sufrirá una aceleración. Fuerza resultante y aceleración son dos magnitudes físicas íntimamente ligadas.

La segunda ley de Newton también nos muestra como fuerza y aceleración se relacionan: esas dos magnitudes son directamente proporcionales. Esto quiere decir que, si aumentamos la fuerza, la aceleración va a aumentar en la misma proporción.

La relación de proporción entre fuerza y aceleración la mostramos a continuación:

No entendes fisica? Te doy una mano

Para que podamos cambiar la proporción por una igualdad, precisamos insertar en la ecuación de arriba, una constante de proporcionalidad. Esta constante es la masa del cuerpo en que es aplicada la fuerza resultante.

Por ello, la segunda ley de Newton es representada matemáticamente por la fórmula:

No entendes fisica? Te doy una mano

La segunda ley de Newton también nos enseña que, fuerza resultante y aceleración serán vectores siempre con la misma dirección y sentido.

No entendes fisica? Te doy una mano

Unidades de fuerza y masa en el Sistema Internacional.

Fuerza: Newton (N)

Masa: Kilogramo (Kg)

Movimiento de un cuerpo en un plano horizontal.

No entendes fisica? Te doy una mano

Para resolver problemas de este tipo tendremos en cuenta el Segundo Principio de Newton (F=m·a) e igualaremos esta fuerza al producto de la aceleración por la masa del objeto. Así pues, reajustaremos la ecuación para despejar la incógnita que nos pidan. Normalmente ésta será la aceleración del sistema. Por lo tanto: m·a = Fa-µ·m·g, de donde: a=(Fa-µ·m·g)/m.

Si el objeto no es empujado, sino que se abandona libremente a sí mismo, no habrá fuerza aplicada. La aceleración vendrá dada por: a=-(µ·m·g)/m.

Caída de un cuerpo por un plano inclinado:

No entendes fisica? Te doy una mano

Si se trata de un plano inclinado la cruz de fuerzas del sistema queda como vemos a la derecha. Esta vez, la fuerza que produce el movimiento de caída no es únicamente el peso del cuerpo sino su componente en la dirección del plano, el seno del ángulo de inclinación. Y la fuerza normal N es la componente del peso que va en dirección perpendicular al plano, el coseno del ángulo de inclinación. Es decir, que la fuerza aplicada a la caída será: Fa=m·g·senα, y la normal: N=m·g·cosα.

El valor de la fuerza de rozamiento será: Fr=µ·N=µ·m·g·cosα.

Por lo tanto, la fuerza efectiva será la suma de fuerzas del sistema: F=Fa-Fr=m·g·senα-µ·m·g·cosα.

Si aplicamos la Segunda Ley de Newton, la ecuación fundamental de la dinámica de traslación (F=m·a), podemos plantear:

m·a=m·g·senα-µ·m·g·cosα de donde: a=g·senα-µ·g·cosα=g(senα-µ·cosα).

Fuerza de rozamiento

Si un coche que circula por una carretera horizontal se deja en “punto muerto” (el motor, en este caso, no ejerce fuerza alguna sobre él) debería (según la ley de inercia de newton) seguir con movimiento rectilíneo y uniforme; sin embargo la experiencia demuestra que termina parándose. ¿Por qué? Pues obviamente porque existe siempre una fierza que se opone al movimiento y por eso la situación que modela la mencionada ley no puede ser real en nuestro mundo. Es la llamada fuerza de rozamiento:


Fuerza de rozamiento es toda fuerza opuesta al movimiento, la cual se manifiesta en la superficie de contacto de dos cuerpos siempre que uno de ellos se mueva o tienda a moverse sobre otro.

Coeficiente de rozamiento:

El rozamiento es independiente de la velocidad y del valor de la superficie de los cuerpos en contacto. Esta fuerza depende de la naturaleza de los cuerpos en contacto y del grado de pulimento de sus superficies. Es proporcional a la fuerza que actúa sobre el móvil perpendicularmente al plano de movimiento. A ésta última se la denomina fuerza normal (N).

No entendes fisica? Te doy una mano

No entendes fisica? Te doy una mano

Por lo tanto matemáticamente escribimos: Fr= µ·N, donde µ es un coeficiente característico de las superficies en contacto, denominado coeficiente de rozamiento.

Coeficiente de rozamiento de un cuerpo sobre otro es la relación que existe entre la fuerza de rozamiento y la que actúa sobre el móvil perpendicularmente a su plano de deslizamiento.

Rozamiento estático y dinámico:

Como todos sabemos, es más difícil (hay que hacer más fuerza) iniciar el movimiento de un cuerpo sobre otro que para mantenerlo una vez ya conseguido. Esto nos indica que hemos de distinguir dos coeficientes de rozamiento distintos:

rozamiento estático, que dificulta la tendencia del cuerpo hacia el movimiento.

rozamiento dinámico, que da origen a la fuerza que se opone al movimiento del cuerpo cuando éste ya se mueve.

En general, el coeficiente de rozamiento estático es ligeramente superior al dinámico.

La expresión F = µ · N indica, en realidad, el valor mínimo de la fuerza que hay que ejercer para lograr el movimiento del cuerpo y, por tanto, el máximo valor de la fuerza de rozamiento. Si el valor de la fuerza aplicada es menor que este máximo el cuerpo no se moverá y el valor del rozamiento se igualará a ella, anulándola.

Es decir, si cuando empujamos un objeto para arrastrarlo (por ejemplo) ejercemos fuerza y vemos que no se mueve, incrementamos nuestra fuerza y sigue sin moverse, es porque el objeto realiza contra nosotros la misma fuerza y el sistema se anula. Cuando nuestra fuerza supere µ·N (donde µ depende de la naturaleza de las superficies y N = mg para superficies planas y N=mgcosα para superficies inclinadas) entonces el objeto se moverá.

Movimiento circular uniforme

Según la primera ley de Newton, todo cuerpo que se mueve en línea recta con velocidad constante, mantendrá inalterada esta condición a menos que actúe sobre el una fuerza externa.

La velocidad de un cuerpo es una cantidad definida por su rapidez, dirección y sentido del movimiento. Así como es necesario ejercer una fuerza para cambiar su rapidez, también debe existir una fuerza para cambiar su dirección.

No entendes fisica? Te doy una mano

Si esa fuerza actúa en la dirección del movimiento, provoca una aceleración positiva o negativa (dependiendo de su sentido) pero no provocara cambio alguno en la dirección del movimiento.

Definición: El movimiento circular uniforme es un movimiento en el cual la velocidad no cambia, pues solo hay un cambio en la dirección.

No entendes fisica? Te doy una mano

En la figura observamos que la fuerza que mantiene la piedra girando la ejerce una cuerda, haciendo que esta se mueva en una trayectoria circular.

¿Te imaginas lo que sucedería si la cuerda se cortara?

La piedra saldría volando en dirección tangencial a la circunferencia.

A esta fuerza que siempre apunta hacia el centro de la trayectoria la llamamos FUERZA CENTRíPETA.

Si seguimos lo establecido por la segunda ley de Newton: F= m . a

entonces la fuerza centrípeta la encontraríamos mediante: F= m . ac

masa por la aceleración centrípeta



El término centrípeta significa que la aceleración siempre se dirige hacia el centro y esta dada por:

ac= v2/R

donde R es el radio de la trayectoria circular y v es la velocidad tangencial a la trayectoria circular

sus unidades son las mismas que para el movimiento lineal.



S.I.: m/s2

de aquí deducimos



Fc= m . v2/R

Dinamica del movimiento circular

En este tipo de movimiento existe únicamente aceleración normal constante (centrípeta: a=v2/r), la aceleración tangencial (con sentido tangente a la trayectoria en cada punto) será nula. Ésta aceleración tendrá que ser originada también por una fuerza constante dirigida en la misma dirección y sentido (recordamos que F=m·a), es decir, perpendicular a la dirección de la velocidad y con sentido hacia el centro de la circunferencia. Su valor vendrá dado por: F = m·anormal = m·v2/r. La velocidad angular viene representada por un vector axial cuya dirección es perpendicular al plano de giro y su sentido sigue la regla del tornillo. Por lo tanto, v= ω2·r y F = m·v2/r = m·ω2·r. A esta fuerza se le llama fuerza normal o fuerza centrípeta.

No entendes fisica? Te doy una mano

No entendes fisica? Te doy una mano

Fuerza gravitatoria

Recordaremos en primer lugar cual era la fórmula de la fuerza gravitatoria que nos proporciona la ley de Newton de la gravitación universal.

Definicion:

La fuerza gravitatoria que una masa puntual M ejerce sobre otra masa puntual m que se encuentra a una distancia r de la anterior es directamente proporcional al producto de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias que las separa.

Por tanto, viene dada por la siguiente expresión, donde G es una constante universal:

No entendes fisica? Te doy una mano

PROPIEDADES DE LA FUERZA GRAVITATORIA

A partir del estudio de la fórmula anterior podemos deducir las siguientes propiedades:

a) Es una fuerza de largo alcance. Teóricamente solo se anulará si las masas están separadas por una distancia infinita, aunque a efectos prácticos, no es necesaria una distancia tan grande para que, en algunas situaciones, sus valores se consideren despreciables.

b) Es independiente del medio en que se encuentran las masas. Como la constante G de gravitación universal tiene un valor constante, hace que la interacción gravitatoria sea la menos intensa de todas las interacciones fundamentales.

c) Es una fuerza central ya que actúa según la línea que une las masas que interaccionan. La segunda ley de Kepler es una consecuencia de este hecho. En efecto, supongamos un planeta P que en un cierto instante se encuentra en la posicion r respecto al Sol. Transcurrido un tiempo dt habrá sufrido un desplazamiento dr y el vector que le une al Sol habrá barrido la siguiente área por unidad de tiempo, es decir, la velocidad areolar del planeta es:

No entendes fisica? Te doy una mano

Cinematica del Solido rigido

La ecuación básica que describe el movimiento de rotación es la ecuación de movimiento para el momento angular total:

1-

No entendes fisica? Te doy una mano

Tenga en cuenta que el tensor de inercia se determina en un sistema conectado al centro de masas y cómo esta está girando, puede recordar la expresión y escribir:

2-

No entendes fisica? Te doy una mano

Mediante la ecuación 2- en 1- obtenemos

No entendes fisica? Te doy una mano

Teniendo que cuenta:

No entendes fisica? Te doy una mano
Y teniendo los componentes de la ecuación No entendes fisica? Te doy una mano a lo largo de los ejes principales se obtiene:

No entendes fisica? Te doy una mano

Estas ecuaciones se conocen como ecuaciones de Euler.

La máquina de Atwood es un dispositivo bastante simple que permite la determinación de la aceleración de los cuerpos en movimiento, las pruebas las leyes de la mecánica. Consta de dos cuerpos de masas m 1 de 2 internos por un cable que pasa por una polea. En problemas más simples que simplificar el problema suponiendo que no tiene masa. Esto es claramente una aproximación.

Y luego hay que tener en cuenta su rotación. Así, además de las ecuaciones usuales de movimiento de las partículas de masa m 1 de cada 2

Donde T 1 y T 2 son las fuerzas de sujeción de los cables, ahora tenemos la ecuación de movimiento de la polea

No entendes fisica? Te doy una mano

Tenga en cuenta que T 2, T = 1 sólo es posible si descuidamos la masa de la polea.

Recordando que:

No entendes fisica? Te doy una mano
No entendes fisica? Te doy una mano
No entendes fisica? Te doy una mano

La solución ahora se convierte, por medio de ecuaciones:

No entendes fisica? Te doy una mano
No entendes fisica? Te doy una mano
No entendes fisica? Te doy una mano

Si tomamos las dos partículas inicialmente en reposo y en la misma altura (z = 0) que tenemos para la energía total:

E=0

Cuando se mueven desde una altura h de la posición original, la energía es:

No entendes fisica? Te doy una mano

Entonces tenemos que,

No entendes fisica? Te doy una mano

Por lo tanto se obtiene

No entendes fisica? Te doy una mano

El yo-yo es un carrete de hilo en el que se extendía un eje flexible. Sostenga el extremo del alambre y dejar de lado el yo-yo que rueda hacia abajo hasta el final del alambre. En ese momento, volver a enrollar el cable, lo que hace la subida.

El movimiento de traslación del yo-yo es debido a la fuerza de la tensión en el cable y el peso. Tenemos, por tanto, al centro de masas del yo-yo,

No entendes fisica? Te doy una mano

mientras que la rotación es descrita por la ecuación

No entendes fisica? Te doy una mano

donde R es el radio del eje central y que es el momento de inercia alrededor del eje que pasa por el centro de masa.

ComoNo entendes fisica? Te doy una mano la ecuacion No entendes fisica? Te doy una mano se escribe como No entendes fisica? Te doy una mano

Y por lo tantoNo entendes fisica? Te doy una mano luego tenemos: No entendes fisica? Te doy una mano y asiNo entendes fisica? Te doy una mano

La energía cinética está dada por No entendes fisica? Te doy una mano

La energía ahorrada se da por No entendes fisica? Te doy una mano

Suponiendo que E = 0 (el yo-yo se detuvo en X = 0), obtenemos No entendes fisica? Te doy una mano

Para cada posición del yo-yo tiene dos velocidades No entendes fisica? Te doy una mano El signo + es válida cuando el yo-yo hacia abajo. El signo – se asocia con el movimiento hacia arriba.

La velocidad máxima se alcanza cuando todo el alambre de longitud L se desenrolla

No entendes fisica? Te doy una mano

Al cambiar el signo no es una variación del tiempo dado por No entendes fisica? Te doy una mano Y por lo tanto una fuerza (tirando del cable) propuesta porNo entendes fisica? Te doy una mano

Donde Δt es el intervalo de tiempo en el que se produjo un cambio en el tiempo.


No agrego nada de Hidroestatica ni Energia, trabajo, choque y fuerza de impacto porque se iba a hacer muy tedioso. Espero que te sirva, ya que a mi me sirvio bastante

No comments yet.

Leave a Comment