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Dinámica: Las Leyes del Movimiento

Esta presentación explora la dinámica, la rama de la física que analiza el movimiento y sus causas. Descubriremos la diferencia clave entre dinámica y cinemática, comprendiendo por qué la dinámica es esencial en la ingeniería y nuestra vida diaria.

Conceptos Clave de la Dinámica

Fuerza

Masa

Es una interacción capaz de modificar el estado de movimiento de un cuerpo. Se mide en Newtons (N).

Es la medida de la inercia de un cuerpo. Cuanto mayor sea la masa, mayor será su resistencia al cambio de movimiento. Se mide en kilogramos (kg).

• Fuerza gravitatoria

• Fuerza de fricción

• Tensión

Primera Ley de Newton: Inercia

Un objeto en reposo permanece en reposo, y un objeto en movimiento permanece en movimiento con velocidad constante, a menos que una fuerza externa neta actúe sobre él.

Inercia

Es la resistencia de un objeto a cambiar su estado de movimiento. La masa es una medida de la inercia.

Ejemplo

Un coche frena bruscamente, los pasajeros tienden a seguir moviéndose hacia adelante debido a su inercia.

Segunda Ley: La Dinámica Fundamental

La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa. Expresado como F = ma.

Fuerza Neta

Unidades

La fuerza neta es igual a la masa por la aceleración.

Newton (N), kilogramo (kg), metro por segundo al cuadrado (m/s²).

Cálculo

Si aplicamos una fuerza de 10 N a un objeto de 2 kg, su aceleración será de 5 m/s² (10 N / 2 kg = 5 m/s²).

Segunda Ley: Aplicaciones

Ejemplo 1

Calcular la fuerza para acelerar un coche de 1000 kg a 2 m/s²: F = 2000 N.

Ejemplo 2

Determinar la aceleración de un bloque de 5 kg con una fuerza de 20 N: a = 4 m/s².

Tercera Ley: Acción y Reacción

A cada acción siempre se opone una reacción igual, pero en dirección contraria. Los pares de acción y reacción actúan sobre cuerpos diferentes.

Caminando

Cuando caminamos, empujamos el suelo hacia atrás (acción), y el suelo nos empuja hacia adelante (reacción).

Cohete

Un cohete expulsa gases hacia abajo (acción), y los gases lo impulsan hacia arriba (reacción).

Tercera Ley: Aplicaciones

Propulsión de un barco

Retroceso de un arma

Caminar

La Fuerza de Fricción

Es una fuerza que se opone al movimiento relativo entre dos superficies en contacto.

Tipos

Fricción estática (cuando los objetos están en reposo) y fricción cinética (cuando los objetos están en movimiento).

Factores

Depende del coeficiente de fricción (μ) y la fuerza normal (N) entre las superficies: Ff = μ * N.

Aplicaciones

La fricción es útil para caminar, frenar un coche, pero perjudicial en máquinas donde causa desgaste.

Aplicaciones de las Leyes de Newton

Analizaremos la relevancia de las tres leyes de Newton en el mundo moderno. Nos centraremos en sus aplicaciones en el movimiento lineal.

Movimiento Rectilíneo y Leyes de Newton

MRU

MRUA

Movimiento Rectilíneo Uniforme: Velocidad constante, sin aceleración. La fuerza neta es cero.

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado: Aceleración constante. La fuerza neta es constante.

Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

Definición

Movimiento con velocidad constante.

Aceleración

Aceleración igual a cero.

Ecuación

Distancia = Velocidad * Tiempo (d = v*t).

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA)

Definición

Movimiento con aceleración constante.

Velocidad

Velocidad variable.

Ecuaciones

vf = vi + a*t; d = vi*t + 1/2*a*t².

Dinámica: Conclusiones Clave

Las tres leyes de Newton son pilares fundamentales de la dinámica, esenciales para comprender el movimiento. La dinámica es fundamental en ciencia y tecnología.