Con la formulación de las tres leyes del movimiento, Isaac Newton estableció las bases de la dinámica.
PRIMERA LEY DE NEWTON (LEY DE INERCIA).-
“Todos los cuerpos permanecen en estado de reposo ó movimiento rectilíneo uniforme a menos que una fuerza no equilibrada externa actue sobre ellos”.
La primera ley de Newton afirma que si la suma vectorial de las fuerzas que actúan sobre un objeto es cero, el objeto permanecerá en reposo o seguirá moviéndose a velocidad constante. El que la fuerza ejercida sobre un objeto sea cero no significa necesariamente que su velocidad sea cero. Si no está sometido a ninguna fuerza (incluido el rozamiento), un objeto en movimiento seguirá desplazándose a velocidad constante.
SEGUNDA LEY DE NEWTON (LEY DE MASA).-
“Si se aplica una fuerza a una masa, en dirección de la aplicación de la fuerza se producirá una aceleración que es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa”
F = m.a
Donde:
F = Fuerza (N).
m = Masa (Kg).
a = Aceleracion (m/s2).
La segunda ley de Newton relaciona la fuerza total y la aceleración. Una fuerza neta ejercida sobre un objeto lo acelerará, es decir, cambiará su velocidad. La aceleración será proporcional a la magnitud de la fuerza total y tendrá la misma dirección y sentido que ésta. La constante de proporcionalidad es la masa m del objeto F = ma. En el Sistema Internacional de unidades (conocido también como SI), la aceleración a se mide en metros por segundo cuadrado, la masa m se mide en kilogramos, y la fuerza F en newtons. Un newton se define como la fuerza necesaria para suministrar a una masa de 1 kg una aceleración de 1 metro por segundo cada segundo; esta fuerza es aproximadamente igual al peso de un objeto de 100 gramos.
Un objeto con más masa requerirá una fuerza mayor para una aceleración dada que uno con menos masa.
TERCERA LEY DE NEWTON (LEY DE ACCIÓN Y REACCIÓN).-
“A toda acción corresponde una reacción de igual magnitud pero en sentido opuesto”
La tercera ley de Newton afirma que cuando un objeto ejerce una fuerza sobre otro, este otro objeto ejerce también una fuerza sobre el primero. La fuerza que ejerce el primer objeto sobre el segundo debe tener la misma magnitud que la fuerza que el segundo objeto ejerce sobre el primero, pero con sentido opuesto. Por ejemplo, en una pista de patinaje sobre hielo, si un adulto empuja suavemente a un niño, no sólo existe la fuerza que el adulto ejerce sobre el niño, sino que el niño ejerce una fuerza igual pero de sentido opuesto sobre el adulto. Sin embargo, como la masa del adulto es mayor, su aceleración será menor.
La tercera ley de Newton también implica la conservación del momento lineal, el producto de la masa por la velocidad. En un sistema aislado, sobre el que no actúan fuerzas externas, el momento debe ser constante. En el ejemplo del adulto y el niño en la pista de patinaje, sus velocidades iniciales son cero, por lo que el momento inicial del sistema es cero. Durante la interacción operan fuerzas internas entre el adulto y el niño, pero la suma de las fuerzas externas es cero. Por tanto, el momento del sistema tiene que seguir siendo nulo. Después de que el adulto empuje al niño, el producto de la masa grande y la velocidad pequeña del adulto debe ser igual al de la masa pequeña y la velocidad grande del niño. Los momentos respectivos son iguales en magnitud pero de sentido opuesto, por lo que su suma es cero.
1.3.-FUERZA.
Fuerza.-Se entiende por la acción o influencia que modifica el estado de reposo o de
movimiento de un objeto.
Las fuerzas se miden por los efectos que producen, como son: deformaciones en sus dimensiones a cambio de movimiento sobre los objetos.
En el sistema internacional de unidades la fuerza se mide en newton (N). Un Newton es la fuerza que proporciona un objeto o masa de 1 Kg, una aceleración de 1 m/s2.
1 Newton (N) = 1 kg.m/s2
Fuerza, en física, es cualquier acción o influencia que modifica el estado de reposo o de movimiento de un objeto. La fuerza que actúa sobre un objeto de masa m es igual a la variación del momento lineal (o cantidad de movimiento) de dicho objeto respecto del tiempo. Si se considera la masa constante, para una fuerza también constante aplicada a un objeto, su masa y la aceleración producida por la fuerza son inversamente proporcionales. Por tanto, si una fuerza igual actúa sobre dos objetos de diferente masa, el objeto con mayor masa resultará menos acelerado.
Las fuerzas se miden por los efectos que producen, es decir, a partir de las deformaciones o cambios de movimiento que producen sobre los objetos. Un dinamómetro es un muelle o resorte graduado para distintas fuerzas, cuyo módulo viene indicado en una escala. En el Sistema Internacional de unidades, la fuerza se mide en newtons: 1 newton (N) es la fuerza que proporciona a un objeto de 1 kg de masa una aceleración de 1 m/s2.
FUERZA RESULTANTE
La fuerza es una magnitud vectorial, puesto que el momento lineal lo es, y esto significa que tiene módulo, dirección y sentido. Al conjunto de fuerzas que actúan sobre un cuerpo se le llama sistema de fuerzas. Si las fuerzas tienen el mismo punto de aplicación se habla de fuerzas concurrentes. Si son paralelas y tienen distinto punto de aplicación se habla de fuerzas paralelas.
Cuando sobre un objeto actúan varias fuerzas, éstas se suman vectorialmente para dar lugar a una fuerza total o resultante. Si la fuerza resultante es nula, el objeto no se acelerará: seguirá parado o detenido o continuará moviéndose con velocidad constante. Esto quiere decir que todo cuerpo permanece en estado de reposo o de movimiento rectilíneo y uniforme mientras no actúe sobre él una fuerza resultante no nula. Por ejemplo, si una persona empuja un triciclo con una fuerza de magnitud igual a la fuerza de rozamiento que se opone al movimiento del triciclo, las fuerzas se compensarán, produciendo una fuerza resultante nula. Eso hace que se mueva con velocidad constante. Si la persona deja de empujar, la única fuerza que actúa sobre el triciclo es la fuerza de rozamiento. Como la fuerza ya no es nula, el triciclo experimenta una aceleración, y su velocidad disminuye hasta hacerse cero.
1.4.-EQUILIBRIO.
Definición de vector.-Es un segmento de recta con una flecha en su extremo para indicar la dirección de acción, el origen y la magnitud de una fuerza.
Magnitud de escalar.-Es aquella que define con solo indicar su cantidad, su número y unidad de medida, por ejemplo:
40 s
10 plg.
2 gal.
58m
Magnitud vectorial.- Son aquellos que se definen por su origen, magnitud y dirección, sentido. Consiste en un número, una magnitud y orientación angular.
Una magnitud vectorial puede ser representada gráficamente. Por medio de una flecha llamada vector, la cual es un segmento de recta que sirve para simbolizar una magnitud vectorial.
Resultante.-Es un vector que produce el mismo efecto que todos los vectores que actúan en un sistema.
Tensión : son fuerzas que actúan en cuerpo dirigiéndose en el sentido contrario una de la otra, este tipo de fuerzas realizan el efecto de estirar los cuerpos.
1.5.-FUERZA GRAVITACIONAL.
La tierra y los planetas siguen orbitas aproximadamente circulares alrededor del sol. Newton sugirió que la fuerza hacia el centro que mantiene el movimiento planetario es tan solo un ejemplo de la fuerza universal llamada gravitacional, la cual actúa sobre todas las masas del universo. Esto lo enunció en su tesis de la ley de la gravitación universal.
Toda partícula en el universo atrae a otra partícula con una fuerza que es directamente proporcional al producto que su masa al cuadrado de la distancia entre ellas.
r2
1.6.-MASA Y PESO.
Masa.- Es la cantidad de materia que conforma un cuerpo, es la suma de todas las partículas que lo conforman (átomos, moléculas, etc.).
Las unidades de masa en el sistema m.k.s. son los Kilogramos y en el sistema Ingles se mide en Slug.
El peso es un vector de fuerza dirigido hacia el centro de la tierra generada por la fuerza de gravedad actuado sobre la masa.
La formula para calcular el peso proviene de la adaptación de la 2da ley de newton del movimiento (ley de la masa). La cual enuncia lo siguiente: ``Si se aplica una fuerza a una masa en dirección de la fuerza se producirá una aceleración que es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa ¨.
F=Fuerza (N)
m=Masa (Kg)
a= aceleración ( m )
s2
