Dinámica De Traslación

Capítulo 1

Dinámica de Traslación

Justificación

El movimiento de traslación, se considera como el cambio de posición de un objeto a lo largo de una línea recta. Estudiaremos las causas que producen el cambio o movimiento del objeto, la relación de estos conceptos nos lleva a la dinámica, es decir la relación entre el movimiento y las fuerzas que lo causan. Mientras que la cinemática es el lenguaje para describir el movimiento. Ahora estamos en condiciones de pensar en lo que hace que los cuerpos se muevan.

Debemos concebir nuevos conceptos, la fuerza y la masa, para analizar los principios de la dinámica traslacional, las cuales están establecidas por tres leyes que fueron denunciadas por Sir Isaac Newton (1642 – 1727), quien las publico por primera vez en el año 1687.

Las fuerzas pueden causar o evitar movimiento. Dichos conceptos son muy utilizados en cualquier momento y en todas las partes del mundo. Las plataformas, montacargas, ganchos, elevadores, carretas, entre otros. Son construidos de tal manera que se conozcan, se controlen y comparen los efectos de la fuerzas.

El planteamiento de las leyes de Newton es sencillo, pero muchos estudiantes las encuentran difíciles de comprender y manejar. La razón es que, antes de estudiar física, hemos pasado años caminando, lanzando pelotas, empujando cajas y haciendo muchas otras cosas que implican movimiento. Al hacerlo, hemos desarrollado ciertas ideas al respecto del movimiento y sus causas.

Competencia

Interpreta las leyes de Newton y las relaciona como causas que generan movimiento en un cuerpo, describiendo los fenómenos de su entorno.

Indicador de logro

Analiza el concepto de fuerza, sus elementos y lo relaciona con el movimiento

Soluciona problemas de aplicación a partir de las ecuaciones de la dinámica de traslación

Valora la importancia del estudio de las leyes del movimiento para las actividades que realiza diariamente.

Marco Teórico

Fuerza e interacciones

La fuerza es una interacción entre dos cuerpos o entre un cuerpo y su ambiente. En el lenguaje cotidiano nos referimos a fuerza como un empujón o tirón, una fuerza es una cantidad vectorial con magnitud y dirección, refiriéndonos que la fuerza la ejerce un cuerpo sobre un segundo cuerpo.

Cuando una fuerza implica contacto directo entre dos cuerpos, como un empujón o un tirón que usted ejerce con la mano sobre un objeto, la llamamos fuerza de contacto. La fuerza normal es ejercida sobre un objeto por cualquier superficie con la que esté en contacto. El calificativo normal significa que la fuerza siempre actúa perpendicular a la superficie de contacto, sin importar el ángulo de esa superficie. En cambio, la fuerza de fricción ejercida sobre un objeto por una superficie actúa paralela a la superficie, en la dirección opuesta al deslizamiento. La fuerza de tirón ejercida por una cuerda o por un cordel estirado sobre un objeto al cual se ata se llama fuerza de tensión.

Además de las fuerzas de contacto, también existen fuerzas llamadas de largo alcance que actúan sobre los cuerpos que se encuentran separados. La fuerza entre imanes, la gravedad, la fuerza de atracción gravitacional, son ejemplos de esta.

Para describir una fuerza vectorial F, se debe indicar su magnitud y su dirección, la cantidad que describe cuanto la fuerza tira o empuja un cuerpo. La unidad del SI de magnitud de fuerza es el newton, que se abrevia N.

Primera ley de Newton

Sabemos que un cuerpo que se encuentra estacionado permanece en reposo a menos que una fuerza actúe sobre él. Las fuerzas son necesarias para hacer que algo se mueva si originalmente estaba en reposo. Un cuerpo en movimiento continuará en ese estado hasta que una fuerza exterior cambie el movimiento. Por ejemplo, una barra de acero que se desliza por el piso pronto quedará en reposo debido a su interacción con el piso, lo cual se debe a que la interacción horizontal, llamada fricción, entre el piso y la barra. Esto nos sugiere la idea de que una barra que se deslizara sobre una superficie horizontal, totalmente carente de fricción, permanecería moviéndose para siempre.

Primera ley de Newton: Un cuerpo permanece en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que una fuerza no equilibrada actúe sobre él.

Debido a la existencia de la fricción, no existe ningún cuerpo real que esté totalmente libre de la acción de fuerzas externas. Sin embargo, hay situaciones en las que es posible hacer que la fuerza resultante sea igual o aproximadamente igual a cero. Puesto que la fricción nunca puede ser eliminada por completo, se debe aceptar que la primera ley de Newton es una expresión de una situación ideal.

Newton llamó inercia a la propiedad de una partícula o cuerpo que le permite mantenerse en un constante estado de movimiento o de reposo. Su primera ley a veces se conoce como ley de inercia.

Cuando un cuerpo está en reposo o se mueve con velocidad contante, decimos que el cuerpo está en equilibrio. Para que esté en equilibrio, sobre un cuerpo no deben de actuar fuerzas, o deben actuar varias fuerzas cuya resultante sea cero.

∑▒〖□(→┬F )=0〗

Para que esto se cumpla, cada componente de la fuerza neta debe ser cero, así que

∑▒〖□(F_x )=0〗 ∑▒〖□(F_y )=0〗

Segunda ley de Newton

Al tratar la primera ley de Newton, vimos que cuando ninguna fuerza, o una fuerza neta cero, actúa sobre un cuerpo, éste se mueve con aceleración cero y su velocidad es constante. La práctica nos indica que cuantas más y más grandes fuerzas resultantes se ejerzan en un objeto, más y más grande será el cambio en la velocidad de éste. Además, si se mantiene constante la fuerza resultante y se aplica a masas cada vez más grandes, el cambio en la velocidad disminuye. El cambio de velocidad por unidad de tiempo se define como aceleración a. Newton demostró que hay una relación directa entre la fuerza aplicada y la aceleración resultante.

Segunda ley de Newton: La aceleración a de un objeto en la dirección

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