mecanica clasica

Mecanica Clasica

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Cinematica

Cinemática es la parte de la mecánica que estudia los tipos de movimiento sin atender las causas que lo producen. La clasificación de la Cinemática es: Mecánica: rama de la física que estudia los movimientos y estados en que se encuentran los cuerpos Dinámica: estudia las causas que originan el movimiento de los cuerpos

Variables cinemáticas.

Trayectoria

Conjunto de todas las posiciones por las que pasa un cuerpo en movimiento. Según la mecánica clásica la trayectoria de un cuerpo puntual es una línea continua. Sin embargo, la física moderna ha encontrado situaciones donde esto no ocurre así. Por ejemplo, la trayectoria de un electrón dentro de un átomo corresponde a una distribución de probabilidad, en un volumen.

Posición

En mecánica, la posición de una partícula en el espacio se representa como una magnitud física respecto a un sistema de coordenadas de referencia..

Desplazamiento

Velocidad

Se denomina desplazamiento al cambio de posición que experimenta un cuerpo, desde un punto inicial A, hasta un punto final B, a través del movimiento. Sin embargo, este término posee otros significados que varían según el contexto en el que sea empleado como, por ejemplo, para referirse al desplazamiento de personas, entre otros.

La velocidad es una magnitud física que expresa la relación entre el espacio recorrido por un objeto, el tiempo empleado para ello y su dirección. Debido a que la velocidad también considera la dirección en que se produce el desplazamiento de un objeto, es considerada una magnitud de carácter vectorial.

Aceleración

AceleraciónLa aceleración de un objeto es una magnitud que indica cómo cambia la velocidad del objeto en una unidad de tiempo. Como la velocidad es una magnitud vectorial (es decir, que posee una dirección), la aceleración también lo es. Normalmente se representa con el signo a y su unidad de medida en el Sistema Internacional es m/s2 (metros por segundo al cuadrado).

Interacciones fundamentales

Las fuerzas que experimentamos en nuestro día a día, como por ejemplo nuestro peso o el rasguño que nos hacemos con una piedra, son en realidad manifestaciones macroscópicas de las interacciones fundamentales que tienen lugar en el mundo de las partículas. En la actualidad, se conocen cuatro formas fundamentales de interacción entre partículas. Reciben este nombre ya que cualquier otro tipo de interacción puede explicarse en base a estas. Interacción gravitatoria Interacción electromagnética Interacción nuclear fuerte Interacción nuclear débil

Interacción nuclear débil

Interacción gravitacional

La interacción nuclear débil es una de las cuatro interacciones fundamentales que el modelo estándar de la física establece para explicar el Universo. No es propiamente una fuerza, a diferencia de las otras tres, ya que no produce atracciones o repulsiones. Unos diez mil millones de veces más débil que la electromagnética y con un alcance aún menor que la interacción fuerte (el límite efectivo del rango de la interacción débil de 10−18 metros), esta interacción es la responsable de todos los cambios de sabor de quarks y leptones. De esta forma explica así mismo los fenómenos radiactivos de tipo beta.

Este tipo de interacción es la responsable de mantener la estructura del universo, la formación de estrellas, planetas, etc. Se trata de una interacción atractiva de alcance infinito entre todos los cuerpos que poseen masa. Es la más débil de las interacciones fundamentales ya que tiene una intensidad 10-39 menor que la interacción nuclear fuerte, por lo que el mundo microscópico se puede explicar sin recurrir a ella.

Interacción nuclear fuerte

Interacción electromagnética

La interacción nuclear fuerte se encarga de mantener la estabilidad del núcleo de los átomos, manteniendo unidos los protones y neutrones que lo conforman. Es atractiva, tiene un alcance no mayor de 10-15 m y es la interacción fundamental más intensa. Las partículas intercambiadas en este tipo de interacción son los denominados mesones y gluones.

Responsable de la mantener la estructura de la materia, la interacción electromagnética es una interacción atractiva o repulsiva, de alcance infinito, que se produce entre cuerpos que se encuentran cargados eléctricamente. Se encarga de mantener los electrones orbitando alrededor del núcleo de los átomos y a éstos, les permite unirse a otros átomos para conformar moléculas.

Fuerza

Fuerza normal

Fuerza de campo

La fuerza normal es una fuerza de contacto. Si dos superficies no están en contacto, no pueden ejercer fuerza normal una sobre la otra. Por ejemplo, las superficies de una mesa y una caja no ejercen fuerza normal la una sobre la otra si no están en contacto.

Es un fenómeno que modifica el movimiento de un cuerpo (lo acelera, frena, cambia el sentido, etc.) o bien lo deforma. Las fuerzas pueden representarse mediante vectores, ya que poseen magnitud y dirección. No debe confundirse el concepto de fuerza con el esfuerzo o la energía.

La fuerza de campo es aquella que posee cierta superficie, que afecta los cuerpos que están a su alrededor y puede ser visible o no.

Fuerza de tensión Fuerza de peso Fuerza de fricción o rozamiento Fuerza elástica

Fuerza de contacto

Es una fuerza en la cual los cuerpos deben estar en contacto para poder ejercerla. Es decir, una fuerza de contacto es aquella que necesita de un contacto físico para poder ser aplicada.

Leyes de Newton

Las leyes de Newton explican las causas que provocan el movimiento y también las causas por las que un cuerpo deja de estar en movimiento, estas leyes son tres.

• Primera ley (Ley de la inercia)
• Segunda ley (F=ma)
• Tercera ley (Acción-reacción)

Segunda ley (F=ma)

Primera ley (Ley de la inercia)

La segunda ley de Newton establece que, al aplicarle una fuerza a un cuerpo, éste sufre una aceleración en la misma dirección en la que se aplica la fuerza.

La primera ley de Newton establece que todo cuerpo permanecerá en estado de reposo o movimiento a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas externas.

Tercera ley (Acción-reacción)

La tercera ley de Newton establece que siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, este último ejerce una fuerza sobre el primero de igual magnitud y dirección, pero en sentido opuesto. Con frecuencia se enuncia así: a cada acción siempre se opone una reacción igual, pero de sentido contrario. En cualquier interacción hay un par de fuerzas de acción y reacción situadas en la misma dirección con igual magnitud y sentidos opuestos.

Aplicaciones de las leyes de Newton

Aplicaciones de la primera ley de Newton

Se puede considerar como ejemplo ilustrativo de esta primera ley o ley de la inercia una bola atada a una cuerda, de modo que la bola gira siguiendo una trayectoria circular. Debido a la fuerza centrípeta de la cuerda (tensión), la masa sigue la trayectoria circular, pero si en algún momento la cuerda se rompiese, la bola tomaría una trayectoria rectilínea en la dirección de la velocidad que tenía la bola en el instante de rotura.

Aplicaciones de la segunda ley de Newton

• Caída libre: es un movimiento que se observa cuando un objeto se deja caer desde una cierta altura sobre la superficie de la Tierra, en el que la única fuerza sobre el objeto considerada es su propio peso.

• Péndulo simple: partícula de masa m suspendida del punto O por un hilo inextensible de longitud l y de masa despreciable. Si la partícula se desplaza a una posición θ0 (ángulo que hace el hilo con la vertical) y luego se suelta, el péndulo comienza a oscilar.

Aplicaciones de la tercera ley de Newton

• Si un patinador sobre hielo empuja a otro de peso similar, los dos se mueven con la misma velocidad pero en sentido contrario.
• Al mantenerse una persona de pie sobre la Tierra, está empujando la Tierra hacia abajo, que no se mueve debido a su gran masa, y la Tierra realiza un empuje a la persona con la misma intensidad hacia arriba.
• Al caminar se empuja la Tierra hacia atrás con los pies, y la Tierra responde empujando al caminante hacia delante, haciendo que este avance.
• La fuerza de reacción que una superficie ejerce sobre un objeto apoyado en ella, llamada fuerza normal con dirección perpendicular a la superficie.
• Las fuerzas a distancia no son una excepción, como la fuerza que la Tierra ejerce sobre la Luna y viceversa, su correspondiente pareja de acción y reacción:

Diagrama de fuerzas

Un diagrama que muestra las fuerzas que actúan sobre el objeto. El objeto se representa mediante un punto con fuerzas dibujadas como flechas que apuntan en dirección opuesta al punto. A veces llamado diagrama de fuerza. Un diagrama de fuerzas es la representación de éstas, actuando sobre un cuerpo, a través de vectores.