tema 4 dinámica
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¿Cuál es el origen del ¿Cuál es el origen del movimiento?movimiento?
¿Por qué parece que ¿Por qué parece que nada puede nada puede
mantenerse en mantenerse en movimiento sin movimiento sin
empujarlo?empujarlo?
¿Qué efectos tienen ¿Qué efectos tienen las fuerzas sobre el las fuerzas sobre el
movimiento?movimiento?
¿Por qué no puede ¿Por qué no puede distinguirse el distinguirse el
reposo del reposo del movimiento?movimiento?
DINÁMICADINÁMICA1. EL PRINCIPIO DE LA INERCIA.2. EL PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA DINÁMICA.3. APLICACIONES DEL PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA DINÁMICA.4. EL PRINCIPIO DE ACCIÓN Y REACCIÓN.
1.EL PRINCIPIO 1.EL PRINCIPIO DE LA INERCIADE LA INERCIA
INTERPRETACION DEL INTERPRETACION DEL MOVIMIENTO:MOVIMIENTO:ARISTÓTELESARISTÓTELES
MUNDOMUNDO
SUPRALUNARSUPRALUNAR(ASTROS)(ASTROS)
SUBLUNARSUBLUNAR(TIERRA)(TIERRA)
MOVIMIENTOSMOVIMIENTOS
NATURALNATURAL
FORZADOFORZADO
movimiento natural
movimiento natural
movimiento violento o forzado
GALILEO Y EL PRINCIPIO DE GALILEO Y EL PRINCIPIO DE INERCIAINERCIA
Galileo no estableció su principio de inercia en base a la observación de un fenómeno aislado,
muy por el contrario observó numerosas situaciones físicas que le ayudaron a formularlo.
El formulaba una hipótesis, la sometía a prueba y para ello extraía deducciones de su
hipótesis que pudieran ser confrontadas con los experimentos. Si la prueba fallaba, introducía
una hipótesis diferente o modificaba la anterior a la luz de los resultados del experimento y así continuaba con el proceso hasta obtener una
teoría que estuviera de acuerdo con todos los resultados experimentales.
Galileo estudió los movimientos de diversos
objetos sobre planos inclinados, observando que
cuando los planos son descendentes existe una
causa de aceleración, y que cuando son ascendentes hay
una causa de retardo. De esto, razonó que cuando no hay ascenso ni descenso no debe haber aceleración ni
retardo. Cuando Galileo
experimentaba para hacer estos razonamientos observó
que los movimientos horizontales no eran
permanentes, pero también observó que a medida que pulía la superficie (o sea
disminuía la fricción o rozamiento) los cuerpos se movían durante más tiempo con velocidad constante. De estas observaciones dedujo
que la fricción era la que proporcionaba las fuerzas
que detenían los cuerpos en su movimiento horizontal y
concluyó que en ausencia de tales fuerzas el cuerpo
continuaría moviéndose en línea recta indefinidamente.
Pendiente negativaMovimiento descendente
La velocidad crece
Pendiente positivaMovimiento ascendente
La velocidad decrece
Pendiente nula¿ Cambia la velocidad?
Así estableció un resultado para una situación idealizada
donde no actúan fuerzas. En otras experiencias
puso planos inclinados.
Al lanzar una esfera desde el punto A, ella ascenderá por el otro plano hasta casi la misma altura. Galileo sabía que la fricción impedía que alcanzara justamente la misma altura.
Si disminuía la pendiente del plano ascendente la esfera tenía que recorrer más camino para alcanzar la altura inicial.
Si dicha pendiente se reduce a cero el objeto se moverá eternamente buscando alcanzar dicha altura.
Galileo concluía entonces:
“Si algo se mueve, sin que nada lo toque y sin perturbación alguna, se moverá eternamente siguiendo, a velocidad uniforme una línea recta y
horizontal. ”
La dinámica es la parte de la física que describe la evolución
en el tiempo de un sistema físico en relación a las causas que provocan los cambios de estado físico y/o estado de
movimiento. El objetivo de la dinámica es describir los
factores capaces de producir alteraciones de un sistema
físico, cuantificarlos y plantear ecuaciones de movimiento o ecuaciones de evolución para
dicho sistema.
ISAAC NEWTONISAAC NEWTON
autor de los Philosophiae naturalis principia
mathematica, más conocidos como los Principia, donde
describió la ley de gravitación universal y estableció las
bases de la Mecánica Clásica mediante las leyes que llevan
su nombre
Todo cuerpo permanece en estado de reposo o en
movimiento rectilíneo y uniforme mientras no actúe
sobre él una fuerza neta (varias fuerzas pueden estar actuando
sobre el cuerpo, pero si la resultante es nula, no hay
fuerza neta)
Todo cuerpo permanece en estado de reposo o en
movimiento rectilíneo y uniforme mientras no actúe
sobre él una fuerza neta (varias fuerzas pueden estar actuando
sobre el cuerpo, pero si la resultante es nula, no hay
fuerza neta)
INERCIA
Es la tendencia que tiene un cuerpo a mantener su
estado de reposo o de movimiento
INERCIA
Es la tendencia que tiene un cuerpo a mantener su
estado de reposo o de movimiento
PRIMER PRINCIPIO DE LA PRIMER PRINCIPIO DE LA DINAMICADINAMICA
FUERZA DE ROZAMIENTO (Fr)
Fuerza opuesta al movimiento que manifiesta en la superficie de contacto de dos cuerpos siempre que uno de ellos se mueva o tienda a moverse sobre el otro.
FUERZA DE ROZAMIENTO (Fr)
FFrr = = μμ ∙∙ m ∙ g m ∙ g μ=coeficiente de rozamiento
(carece de unidades)
EL PRINCIPIO DE RELATIVIDAD DE GALILEO
Se denomina SISTEMA INERCIAL a todo sistema de referencia donde se cumple el principio de inercia
En un SISTEMA INERCIAL es imposible distinguir el movimiento uniforme del reposo mediante experimentos
mecánicos.
2.EL PRINCIPIO 2.EL PRINCIPIO FUNDAMENTAL FUNDAMENTAL
DE LA DINAMICADE LA DINAMICA
LAS FUERZAS MODIFICAN EL ESTADO DE MOVIMIENTO
Las fuerzas modifican el estado de reposo o de movimiento de los cuerpos
LAS FUERZAS SOLAMENTE CAMBIAN EL MOVIMIENTO, NO SON LA CAUSA DEL MISMO
-Poner en movimiento a un cuerpo que estaba en reposo.
-Detener a un cuerpo que estaba moviéndose.
-Hacer que un cuerpo se mueva cada vez más deprisa.
-Hacer que un cuerpo se mueva cada vez más lento.
-Curvar la trayectoria de los cuerpos.
Si un cuerpo tiene un movimiento uniforme es porque ninguna fuerza actúa sobre él (o su suma es nula).
∑ ∑ F = m ∙ aF = m ∙ a∑ ∑ F = m ∙ aF = m ∙ a
LA SEGUNDA LEY DE LA DINÁMICA
CUANDO UN CUERPO ES SOMETIDO A UNA FUERZA, CAMBIA SU ESTADO DE REPOSO O MOVIMIENTO,
ADQUIRIENDO UNA ACELERACIÓN DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA FUERZA APLICADA E INVERSAMENTE
PROPORCIONAL A SU MASA.
3.APLICACIONES 3.APLICACIONES DEL PRINCIPIO DEL PRINCIPIO
FUNDAMENTAL DE FUNDAMENTAL DE LA DINÁMICALA DINÁMICA
FUERZA CENTRÍPETA,fuerza dirigida hacia un centro, que hace que un objeto se desplace en una trayectoria circular. Por ejemplo, supongamos que atamos una pelota a una
cuerda y la hacemos girar en círculo a velocidad constante. La pelota se mueve en una trayectoria circular porque la cuerda ejerce sobre ella una fuerza centrípeta.
Según la primera ley del movimiento de Newton, un objeto en movimiento se desplazará en línea recta si no está sometido a una fuerza Si se cortara la cuerda de repente, la pelota dejaría de estar sometida a la fuerza centrípeta y seguiría avanzando en línea recta en dirección tangente a la trayectoria circular (si no
tenemos en cuenta la fuerza de la gravedad). Cuando se aplica una fuerza centrípeta, la tercera ley de Newton implica que en
algún lugar debe actuar una fuerza de reacción de igual magnitud y sentido opuesto. En el caso de la pelota que gira con una cuerda, la reacción es una fuerza dirigida hacia el exterior, o centrífuga, experimentada por la mano que sujeta la
cuerda
Fc= m ∙(v2/r)
MOVIMIENTO PLANETARIO
Fatracción= mplaneta ∙(v2planeta/r)
FUERZA PESO (P)
P = m ∙ g
No confundir las magnitudes masa
( cantidad de materia) y peso
(fuerza)
Fuerza de atracción de la Tierra sobre un
objeto
LUNA TIERRA
g= 9,8m/s2g= 1,6m/s2
La fuerza normal (N) se define como la fuerza, de igual magnitud y dirección, pero diferente sentido, que ejerce una superficie sobre un
cuerpo apoyado sobre la misma.
Planos inclinados
Px = P sen ßPy = P cos ß
4.EL PRINCIO DE 4.EL PRINCIO DE ACCIÓN Y ACCIÓN Y REACCIÓNREACCIÓN
Cuando dos cuerpos interaccionan, las fuerzas que ejercen el uno sobre el otro tienen idéntico módulo y dirección, pero sentido contrario
Cuando dos cuerpos interaccionan, las fuerzas que ejercen el uno sobre el otro tienen idéntico módulo y dirección, pero sentido contrario
Por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, éste
realiza una fuerza igual pero de sentido opuesto sobre el cuerpo que la produjo. Dicho de otra
forma: Las fuerzas siempre se presentan en pares de igual magnitud y sentido opuesto y están situadas
sobre la misma recta.
¿Por qué cuando disparamos con una escopeta se produce un retroceso del arma?
¿Por qué cuando disparamos con una escopeta se produce un retroceso del arma?
Solución: La bala, impulsada por los
gases hacia delante (acción) genera una
fuerza igual y de sentido contrario
(reacción) que hace que el arma golpee con fuerza contra el
hombro del que dispara.
Solución: La bala, impulsada por los
gases hacia delante (acción) genera una
fuerza igual y de sentido contrario
(reacción) que hace que el arma golpee con fuerza contra el
hombro del que dispara.
¿Por qué cuando tiramos una pelota contra una pared rebota?
Solución: Al golpear la pelota la pared (acción) esta responde con una fuerza igual y de sentido contrario (reacción) que la hace rebotar.
¿Para dónde hace fuerza la rueda de un coche: hacia delante o hacia tras? ¿Por qué?
Solución: Hace fuerza hacia tras
(acción) y el suelo responde con una
fuerza hacia delante (reacción) igual y de sentido contrario que
hace avanzar el coche.
¿Podrías aplicar el principio de acción y reacción a la hélice de un barco?
Solución: La hélice de un barco desplaza grandes cantidades de agua hacia tras
(acción) esto genera una fuerza igual y de sentido contrario que
impulsa el barco hacia delante.
¿Qué sucederá si un astronauta lanza con fuerza una llave inglesa hacia delante?
Solución: El lanzamiento de la llave hacia delante (acción) generará una fuerza igual y de sentido contrario (reacción) que lanzará al astronauta en sentido contrario al de la llave.
Reacción
Acción
¿Por qué cuando golpeamos con fuerza una bola en el centro de otra la primera se para?
Solución: La primera bola golpea a la segunda con una fuerza (acción) lo que genera que la segunda golpee a la primera con otra fuerza (reacción) que la detiene.